Sensor software

Sensores Software
Félix Armando Fermín Pérez fferminp@unmsm.edu.pe El rápido crecimiento de aplicaciones industriales y de control de procesos utilizando hardware de bajo costo (microcontroladores, FPGAs), tecnología de interfases gráficas de usuario (HMIs) y paquetes software de alto nivel, ha permitido el surgimiento de la denominada “instrumentación virtual”, en la que utilizando “sensoressoftware”, basados en plataformas hardware y software, se crean instrumentos a pedido del cliente para realizar una gran variedad de tareas de medición, difíciles de realizar de manera convencional. En la creación de estos instrumentos se necesitan: una interfase de usuario que posibilite la construcción, operación y visualización flexible de la tarea de medición; el software computacional quepermita el procesamiento avanzado de los datos medidos; y el software para integrar unidades y sensores hardware en el instrumento virtual y coordinar su operación. Los sensores software son una herramienta invalorable en muchos campos de aplicación industrial, incluyendo refinerías, plantas químicas, hornos de cementeras, plantas de energía, en la industria del papel, en el procesamiento de alimentos,plantas nucleares, monitoreo de la contaminación urbana e industrial, por dar solo unos cuantos ejemplos. Se les utiliza para ayudar a resolver problemas diversos y como respaldos de sistemas de medición, análisis del tipo “que sucedería si”, predicciones en tiempo real para control de plantas, validación de sensores y estrategias de diagnóstico de fallas. La industria diariamente decide suspolíticas de producción en base a compromisos y restricciones tales como el consumo de energía y de materias primas, que influyen sobre el precio y calidad de los productos. Además, la observancia de reglas de seguridad industrial y los problemas de contaminación ambiental contribuyen al incremento de la complejidad de este escenario, por lo que en décadas recientes, se ha enfocado la atención en estostemas y en regulaciones promovidas por los gobiernos, exigiendo que las compañías respeten las leyes, con cada vez más estrictos límites sobre las especificaciones de los productos y las emisiones de contaminantes. Un ejemplo relevante es el Protocolo de Kyoto, bajo el cual los países industrializados acuerdan reducir sus emisiones colectivas de gases de efecto invernadero en 5.2% respecto al año1990. El objetivo es disminuir las emisiones totales de seis gases que contribuyen con el efecto invernadero: dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O), sulfuro hexafluorido (SF6), hidrofluorocarbonos (HCFs), y perfluorocarbonos (PFCs) – en un periodo de cinco años desde el 2008 hasta el 2012. Así, las plantas industriales, cada vez más urgidas por mejorar su eficiencia en laproducción, respetando al mismo tiempo los estrictos límites estipulados en las especificaciones de los productos (ISO 9000) y las emisiones contaminantes (ISO 14000), deben implementar cada vez más eficientes políticas de monitoreo y control. Sin embargo, e l principal obstáculo es el alto costo de los dispositivos hardware de medición en línea, de manera que los modelos matemáticos de procesos,diseñados en base a datos experimentales, vía procedimientos de identificación de sistemas, por ejemplo, pueden ayudar grandemente a reducir la necesidad de instrumentos de medición reales y a desarrollar adecuadas políticas de control. Los modelos matemáticos, diseñados con los objetivos antes mencionados, son también conocidos como sensores virtuales, sensores software, modelos o estimadoresinferenciales, e incluso como observadores. [1] Los sensores software son estimadores inferencia les porque ayudan a plasmar conclusiones a partir de las observaciones de un proceso cuando los sensores hardware no existen o son inadecuados; además de tener un rol importante en la validación de los datos tomados por el sensor hardware cuando su performance declina debido a factores de envejecimiento...