Micro Motion® Coriolis Flowmeters Eliminate Manual Control and Improve Pet Food Quality

Benefits
• Improved quality and consistency
• Eliminated manual measurement and error
• Streamlined, more accurate process
• No moving parts, eliminating measurement degradation

Process
Three basic types of pet foods are produced today: wet, dry and semi-moist. Manufacturers of dry pet food produce it through the extrusion process. This process allows pet food to be efficiently processed into a variety of shapes, forms, colors and textures. Producing high-quality pet food requires continuously adding each of the numerous ingredients in the correct ratio to the extruder. Following the extrusion process, the correct proportion of fat is applied to the product.
The major ingredients in pet food are animal by-products and various cereals. The proper combination of proteins from animal by-products imparts functional characteristics to pet food, including texture, mixing qualities, odor and taste. Ground bones offer the calcium phosphorus and trace minerals pets need. Color is added to enhance product appearance. Proper levels of lard or grease enhance flavor and supply the dietary needs of linoleic acid, a fatty acid essential for the nutrition of some animals.

Challenge
A pet food producer was adding ingredients to the extruder with variable speed pumps. An operator continually monitored the addition of ingredients and varied pump speeds to accomplish the proper rate of additions. When pumping abrasive materials, such as ground bone meal, pump impellers wore down significantly.

With this wear, as pump rates slowly degenerated, the operatorwas required to continually monitor and make adjustments.Once each shift, the operator weighed a timed sample from eachpump to verify flow rates. This method of operation was not onlytime consuming, but was extremely susceptible to operator error.Additionally, using the pump speed for rate control resulted in amass balance error when the ingredient temperature changed.Micro Motion SolutionThe company elected to install Micro Motion® Coriolis flowmeterson all ingredient lines to the extruder. With Micro Motion meters,the various ingredients are ratio-blended directly using massmeasurement. This yields better control of the final product.The non-intrusive design of a Micro Motion Coriolis flowmeter,with no moving parts, eliminates measurement degradation.The mass flow signal is fed into a closed loop controller, whichcontrols the pump speed. The rate of ingredient addition isaccurately controlled on a continuous basis. This processautomation accounts for wear in the pump over time due toabrasion; and ingredient flow rates are accurately maintainedregardless of pump wear over time. Automation of the systemalso frees the operator from sampling every shift. This allows theoperator's time to be spent on other tasks.The Micro Motion solution provided the company with the mostimportant commodity-a consistently high-quality product.

EMERSON LANZA UN CENTRO DE VIDEO PARA APRENDIZAJE ONLINE DESTINADO A LA AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS

El formato YouTube™ educa e informa por medio de demostraciones de tecnología, descripciones de aplicaciones y reportajes a expertos.

Siguiendo el fenómeno YouTube™, Emerson Process Management lanzó hoy su Centro de Video Online www.EmersonProcess.com/Videos en el que brinda información concisa sobre tecnología, industria y aplicaciones en el popular formato de 3 a 5 minutos que utiliza YouTube.

"Uno de los mayores desafíos que enfrentan los clientes con las nuevas tecnologías es, sencillamente, tratar de mantenerse al día, es decir, aprender lo nuevo, reconocer por qué es importante y cómo aprovechar al máximo sus inversiones”, sostuvo Bill Morrison, vicepresidente de Marketing Communications para Emerson. “Diseñamos el Centro de Video para ayudar a los clientes a lograr ese objetivo y en el menor tiempo posible”.

Cada una de las demostraciones de tecnología que ofrece el sitio se presenta desde la perspectiva del usuario; primero se describe el problema y, luego, las prestaciones específicas que brinda la solución. De la misma manera, mediante reportajes y videos de la aplicación, líderes de la industria abordan tendencias, debaten sobre los desafíos de la aplicación y presentan puntos de vista que ayudan a lograr los mejores resultados.

“El compromiso de Emerson con la innovación garantiza que se diseñen, implementen y entreguen soluciones en automatización de talla mundial”, prosiguió Morrison. “Contar con recursos como el Centro de Video, PlantWeb University, RSS Feeds, nuestro Experts blog y otras herramientas online permite a los clientes aprender rápida y fácilmente cómo seleccionar la estrategia de tecnología adecuada y sacar todo el provecho posible de sus inversiones”.

Las categorías de los videos de alta calidad que se muestran actualmente varían desde sistemas de medición, analíticos y de control hasta tecnología inalámbrica, sistemas de seguridad y confiabilidad de activos. Se seguirán incorporando videos, donde se enfatizará la educación y resolución de problemas, incluyendo estudios de casos de clientes. También se invitará a ofrecer sugerencias sobre temas para futuros videos, entre los que se incluyen solicitudes de demostraciones donde se resuelven desafíos específicos que tengan los clientes.

"Hemos logrado que se puedan descargar videos a gran velocidad sin afectar la alta calidad de resolución. Esto es de particular importancia, ya que muchos temas requieren una visualización detallada de las pantallas de software y prestaciones de la tecnología”, afirmó Morrison.

Para visualizar el Centro de Video Online de Emerson, haga clic en: http://www.EmersonProcess.com/Videos

CONTROL EN CAMPO - LA SIGUIENTE FRONTERA EN CONTROL DE PROCESOS

RESUMEN
Por más de 40 años la acción de control residió en campo, equipos neumáticos basados en fuelles, sistemas de llenado con complejos sistemas mecánicos, escalas con baja resolución y exactitudes en la medición de ± 2% en el mejor de los casos con velocidades de respuesta entre 3 a 5 segundos, resolvieron las necesidades de control en las plantas industriales, desde control de calderas hasta torres de destilación en refinerías.

La presencia de operadores recorriendo las plantas y ajustando set points y tomando lecturas era algo normal, el traslado de los equipos de control a un cuarto de control resolvió primordialmente cuestiones de seguridad del personal ya que en si las mejoras en cuanto a control se refiere no ocurrieron. El control se realizaba todavía con equipo neumático, quizás la centralización de las acciones de control en un cuarto añadió retrasos en la señales de medición así como a los elementos finales, largas tuberías recorriendo la planta introducían mas errores y retrasos.

La aparición de transmisores neumáticos así como posicionadores para válvulas redujeron los efectos de errores en medición y posición de la válvula pero no mejoro un factor crítico en control de proceso, el tiempo.

Debido a la necesidad de mejorar los procesos industriales, aumentar la eficiencia y productividad de las plantas surgieron nuevos equipos de medición y control pero ahora electrónicos, las señales eléctricas son más fáciles de transmitir y eliminaron el retraso en la transmisión, quedando solo la velocidad de respuesta intrínseca del sensor que finalmente impacta en el tiempo para realizar una acción de control, pero sin lugar a duda una notable mejoría en el control

Los lazos de control podían realizarse en rangos de 100 milisegundos hasta 1 segundo en el caso de controladores analógicos de un solo lazo, una mejora sustancial en control de procesos, sin embargo estos controladores tenían limitaciones en sus ajustes de ganancia, integral y derivada, aunque algunas versiones de controladores de un lazo superaron estas limitaciones al incorporar microprocesadores, este avance fue frenado por la aparicion de sistemas centralizados o DCS’s, la siguiente generación de instrumentos incluyó microprocesadores tanto en el cuarto de control como en campo; transmisores y válvulas inteligentes.

La aparición de sistemas de control distribuido o DCS’s contribuyeron a reducir los costos de automatización y espacio en los cuartos de control centralizando varias funciones en un solo procesador, mejorar generación de reportes y visualización de la información para una mejor toma de decisiones, adicionalmente se abrió la puerta a estrategias de control mas avanzadas multivariables hasta incluir sistemas de auto-sintonía, la función de control es dominio del control distribuido, este fue un cambio importante que a su vez provoco mucha inquietud en la industria, la centralización de las acciones de control, pese a la vulnerabilidad que representa un sistema centralizado la planta industrial adoptó esta tecnología que hasta hoy sigue vigente, solo que existe un lado oscuro del cual no se profundiza; el tiempo de ejecución, este se vio impactado al introducir conversiones adicionales a las señales; analógico a digital y digital analógico, resulta algo paradójico que aún en sistemas modernos en donde se tienen microprocesadores en los tres puntos de un lazo (medición, controlador y elemento final de control) la transmisión sea analógica, por cada punto de procesamiento se requiere de circuitos conversores A/D y D/A.

Muchos ingenieros de planta se sorprenden al descubrir que los sistemas de control distribuido ejecutan los lazos de control en una media de 2 a 3 segundos, casi a la misma velocidad de hace 15 años, no es de sorprenderse ya que el principal enfoque al seleccionar un sistema de control es el costo y no su desempeño.

Sin embargo algunos nuevos conceptos se han incorporado en el vocabulario de control de procesos que han despertado el interés de algunos ingenieros por mejorar el desempeño de los lazos de control; reducción de variabilidad. Es decir lograr que el proceso controle con mejor precisión evitando así desperdicios tanto de materia prima como energía. Uno de los factores que contribuyen a una alta variabilidad es el tiempo de ejecución de los lazos de control, para lograr mejorar el desempeño es necesario colocar la acción de control en dominio del tiempo, es decir que el lazo de control se ejecute en un tiempo predeterminado y mas aun, que este se respete siempre.

Con la aparición de la tecnología basada en bus de campo, específicamente FoundationTM fieldbus se ha logrado colocar la acción de control en el dominio del tiempo logrando así un control deterministico e isocronico.

En FoundationTM fieldbus los lazos de control son deterministicos es decir, la estrategia de control se ejecutará en un tiempo preestablecido durante la programación, esto es posible ya que en FoundationTM fieldbus las comunicaciones en sus canales son gobernadas por el tiempo, cada dispositivo en el canal tiene un tiempo determinado para publicar datos que serán consumidos por sus suscriptores, esto permite determinar el tiempo que cada lazo se tomará para ejecutarse, en contraste un sistema centralizado como DCS o PLC tradicional, el tiempo de ejecución dependerá de la carga del procesador y consumo de sus recursos, estos sistemas cuentan con algunos recursos para optimizar sus desempeño, un recurso es la jerarquización de lazos y el uso de reporte por excepción, en términos generales estas prácticas permiten al procesador enfocarse a aquellos lazos de mayor jerarquía pero sacrificando a aquellos lazos de menor jerarquía, dejando su ejecución para el siguiente ciclo o bien utilizando el valor de la variable anterior.

Una forma eficaz para aumentar el desempeño de los lazos de control y reducir la variabilidad de un proceso es mover el lazo de control al dominio del tiempo, hacerlo deterministico, FoundationTM fieldbus permite esta característica, adicionalmente permite mover el algoritmo de control PID en los dispositivos de campo ya sea en el dispositivo de medición o en el elemento final de control, el control en campo es hasta el momento el mas rápido y eficiente comparado con el control centralizado.
Sin embargo la falta de información y experiencia en la planta industrial han originado que la adopción de control en campo sea muy lenta, incluso usuarios de sistemas basados en FoundationTM fieldbus se muestran renuentes a explotar todos los beneficios que están a su alcance, la mayoría de los usuarios utilizan apenas el 10% de la capacidad de sus sistemas FoundationTM fieldbus al usar únicamente la comunicación digital y centralizar todas las acciones de control e inclusive de medición como linearizacion, cálculos de masa y generación de alarmas en el procesador central del sistema.

Los usuarios de FoundationTM fieldbus deben estar consientes que al centralizar las acciones de control en un procesador central se pierde el control deterministico y se saturan las comunicaciones en los canales reduciendo así la cantidad de dispositivos que pueden conectarse a un canal, otro problema que surge al centralizar las acciones en el procesador central es el consumo de los recursos de comunicación de la interfase encargada de transferir datos entre el sistema y sus canales, las interfases de canales cuentan con recursos de comunicación limitados estos son conocidos como VCR’s (Virtual Communication Relationship) que son similares a puertos de comunicación usados para transferir datos entre dos puntos.

Por cada dato que se transfiere del canal al procesador central y viceversa la interfase requiere de un VCR, cada dispositivo conectado al canal consume un VCR, suponiendo que un lazo de control convencional feedback consta de; variable de Proceso (PV), señal de corrección o salida (Out) y retroalimentación de la salida (BkCal_Out), tenemos que un alzo PID consumirá 5 VCR’s (3 VCR’s de datos +1 VCR para el transmisor + 1VCR para el posicionador/válvula) comúnmente las interfases de canal soportan entre 10 a 15 VCR’s, lo que nos da una capacidad de 2 lazos con 4 dispositivos en el peor caso o 3 lazos con 6 dispositivos en el mejor caso). Las interfaces han evolucionado bastante y en algunos casos cuentan con más recursos de comunicación que permite la incorporación más dispositivos por canal.

Tomando en cuenta lo anterior no es de sorprenderse que algunos usuarios hayan tenido que adicionar mas interfaces a sus sistemas en el ultimo momento para poder subir todas las señales del proceso, después de todo se ha dicho que FoundationTM fieldbus soporta hasta 16 dispositivos por canal, no es así?, y en verdad así es!, solo que seguramente durante la especificación del sistema se omitió el detalle de dimensionar el mínimo de VCR’s que debe soportar la interfase.

La mejor práctica en un sistema FoundationTM fieldbus es descentralizar las acciones de control y procesamiento asignando las funciones a los dispositivos de campo directamente, logrando lazos con menor variabilidad, mayor eficiencia en el control de la variable así como reducir el consumo de recursos de comunicación.

Sin embargo las limitaciones en cuanto recurso de comunicación descrita anteriormente no son la causa real de la no adopción de control en campo, la razón principal es la desconfianza de que el dispositivo ya sea transmisor o válvula a cargo del control presente alguna falla, quien respalda la función de control?. Cabe entonces reflexionar detenidamente, que caso tiene contar con respaldo en el control si se pierde la variable de proceso o elemento final de control?, incluso en un sistema tradicional DCS o PLC con procesador redundante ante una falla de la variable de proceso o elemento final de control el sistema de respaldo no tiene capacidad de continuar con la función a menos claro esta que se tenga un transmisor o válvula de control redundante.

El control en campo ofrece mas opciones en cuanto integridad del lazo ante fallas en sus dispositivos, si la falla ocurre del lado de la variable de proceso el bloque de control PID independientemente de donde este ubicado tiene la capacidad de reconocer esta falla y transfiere el lazo a manual, a diferencia de los sistemas tradicionales DCS/PLC basados en 4-20mA que solo responderán si y solo si la señal cruza los limites de su rango primario; <> 20mA, si el transmisor sufre alguna falla pero la señal queda dentro de su rango de operación > 4mA o <20mA, el procesador asumirá que el dato es valido llevando así el proceso a condiciones inseguras. En el otro extremo, si la falla se presenta en la válvula, en FoundationTM fieldbus el bloque de control PID reconocerá que el elemento final de control no responde adecuadamente transfiriendo el lazo a manual y alertando al operador, obviamente la válvula ira a su posición de falla segura si la falla esta en el suministro de aire, de otra forma conservara su ultima posición o bien ira a una posición preestablecida ante falla, en contraste en un sistema tradicional DCS/PLC basado en 4-20mA el algoritmo de control continuara intentando compensar la perdida de la variable mediante su salida hasta llegar a saturación (0% o 100%) sin embargo la válvula ira a su posición de falla, a menos que el lazo incluya algunos circuitos auxiliares como interruptores de posición o transmisor de posición, el operador se dará cuenta cuando las alarmas del lazo actúen. En conclusión el control en campo ofrece mejoras en cuanto desempeño de control y reducción de variabilidad del proceso al permitir lazos más rápidos, por el lado de integridad también ofrece mejoras al permitir detección de fallas directamente evitando el procesamiento de datos falsos o no reales.

El sistema PlantWeb de Emerson Process Management es hasta el día de hoy el sistema mas avanzado que le permite al usuario aprovechar al 100% las ventajas que ofrece la tecnología FoundationTM fieldbus.
Visite http://plantweb.emersonprocess.com/home/index.asp para concer mas.