Automatización de procesos y gestión del agua Soluciones de aprendizaje para formación básica y avanzada
Tabla de contenido Revista Bienvenidos M6 Temas de actualidad M8 Principales retos M10 Sostenibilidad M12 Sistemas de control distribuido M14 Dispositivos IIoT M16 Agua 4.0 M18 El nexo agua-energía M20 Fabricación de baterías M22 Minería M26 Hidrógeno verde M30 Biorreactores M32 Excelencia en la educación técnica M34 Aprender compitiendo M50 Servicios M54 M2 Automatización de procesos I Soluciones de aprendizaje para formación profesional y formación continua
Tecnología de control industrial Adquisición de datos 110 PLC 112 Tecnología de sensores 118 Ciberseguridad 120 Áreas fundamentales Oficios industriales 124 Electrotecnia 134 Fluídica 144 Medios de aprendizaje Festo LX 148 Courseware 155 Software 169 Introducción y fundamentos EduKit PA 4 Estación de trabajo compacta MPS PA 8 Sistema didáctico MPS PA 204 18 Sistema de aprendizaje de control de procesos 28 Tecnología del agua EDS Water Management 44 Instrumentación industrial y control de procesos Presión, caudal, nivel, temperatura 76 pH y conductividad 86 Presión de aire y caudal 88 Demostrador de sistema de control distribuido 90 Separador trifásico 92 Tabla de contenido Productos M3 → festo.com/didactic
Revista
Festo Didactic A su lado para preparar una mano de obra cualificada M6 Automatización de procesos I Soluciones de aprendizaje para formación profesional y formación continua Revista > Bienvenido
Estimados educadores e instructores: Les agradecemos su interés en nuestras soluciones de aprendizaje y por considerar a Festo Didactic como socio para sus proyectos de formación profesional y formación continua. Su compromiso con la transmisión de conocimientos y el fomento de habilidades en la automatización de procesos es primordial, ya que equipa a la mano de obra de hoy y de mañana con la experiencia necesaria para prosperar en la dinámica industria de procesos. Nos esforzamos por optimizar sus inversiones educativas en centros de formación profesional o técnica, universidades y centros de formación industrial con soluciones y servicios de categoría mundial. Les animamos a hojear este catálogo y a explorar la riqueza de recursos a su disposición para facilitar el aprendizaje y la enseñanza. Consta de dos secciones: La sección “Revista” ofrece una colección de artículos sobre temas de actualidad que influyen en los requisitos de cualificación, junto con detalles sobre la amplitud de nuestros servicios. La sección “Productos” presenta nuestra amplia gama de soluciones de aprendizaje, que incluye contenidos de aprendizaje listos para usar, equipos de formación y herramientas de software. Si tienen alguna pregunta o necesitan más ayuda, pónganse en contacto con nosotros en services.didactic@festo.com. Estamos aquí para ayudarles en todo momento. Les deseo una lectura fructífera y muchas experiencias de aprendizaje enriquecedoras Stéphane Casse, ingeniero profesional Jefe de producto, Soluciones de aprendizaje de automatización de procesos Festo Didactic M7 → festo.com/didactic Revista > Bienvenido
Temas de actualidad Repercusión en las necesidades de cualificación M8 Automatización de procesos I Soluciones de aprendizaje para formación profesional y formación continua Revista > Temas de actualidad
01 „En la dinámica industria de procesos, la digitalización, la tecnología y la sostenibilidad impulsan la demanda de soluciones de automatización de vanguardia y de trabajadores altamente cualificados. “Alejandro Vargas Jefe de Industry Segment and Key Account Process Industries, Festo SE M9 → festo.com/didactic Revista > Temas de actualidad
Industria de procesos Principales retos M10 Automatización de procesos I Soluciones de aprendizaje para formación profesional y formación continua Revista > Temas de actualidad
Seguridad: El elevado potencial de accidentes, fugas y riesgos químicos exige una atención constante. Garantizar el bienestar de los empleados, salvaguardar el medioambiente y proteger las comunidades locales constituyen un reto permanente. Eficiencia operativa y energética: Lograr una eficiencia operativa óptima implica racionalizar los procesos de producción, minimizar los residuos y maximizar la utilización de los recursos. La escalada de los costes energéticos y la creciente conciencia medioambiental subrayan la necesidad imperiosa de mejorar la eficiencia energética en los procesos de producción. Avances tecnológicos: Mantenerse en sintonía con los rápidos avances tecnológicos, como la automatización, la inteligencia artificial y el análisis de datos, es un reto constante. La integración de nuevas tecnologías en los sistemas existentes presenta complejidades y exige un compromiso con la innovación. Ciberseguridad: Con el aumento de la interconectividad y la dependencia de las TI, el sector se enfrenta a amenazas cibernéticas cada vez mayores. Salvaguardar las infraestructuras críticas y los datos sensibles contra los ciberataques representa un reto constante. Adquisición y retención de talentos: Atraer y retener mano de obra cualificada y personal experimentado con los conocimientos técnicos y la adaptabilidad necesarios para afrontar los cambios del sector es un reto común a toda la industria. La demanda de conocimientos especializados acentúa las carencias de cualificación de la mano de obra. Competencia mundial: La intensa competencia de las empresas internacionales exige mejoras continuas de la eficiencia y la calidad para mantener la competitividad a escala mundial. Volatilidad del mercado: Las fluctuaciones de la demanda, los precios de las materias primas y las condiciones económicas ejercen una influencia significativa en la rentabilidad y la estabilidad de las empresas de la industria de transformación. Sostenibilidad: Las empresas se enfrentan a una presión cada vez mayor para alinearse con los objetivos de sostenibilidad y cumplir los criterios medioambientales, sociales y de gobernanza (ESG). Es imperativo adoptar prácticas más limpias y sostenibles para reducir las emisiones y los residuos y conservar los recursos. Cumplimiento de la normativa: Además de la normativa medioambiental, el sector se enfrenta a toda una serie de requisitos normativos en materia de seguridad y calidad de los productos, entre otros. Garantizar el cumplimiento en diversas regiones y mercados introduce complejidades intrincadas. La industria de la transformación presenta una gran diversidad. Las empresas de los distintos segmentos de esta industria realizan actividades y procesos únicos, pero se enfrentan a retos comunes. Comprender estos retos ayuda a los profesores de educación técnica a mantenerse al día de las realidades industriales y conocer las habilidades que se demandan. La mejora de la formación técnica en automatización de procesos y campos afines cultiva las habilidades esenciales, tanto técnicas como transversales, necesarias para satisfacer las demandas cambiantes de la industria. M11 → festo.com/didactic Revista > Temas de actualidad
Herramientas esenciales para Sostenibilidad Automatización neumática Automatización eléctrica Digitalización Inteligencia artificial Transformación biológica ¿Qué? Automatización industrial y de procesos ¿Cómo? Automatización y formación técnica Foco en el planeta ¿Por qué? Desafío: Cambio climático y recursos limitados ¿Por qué? Desafío: Crecimiento de la población y cambio demográfico Centrarse en las personas Transformación industrial Impulsar el cambio estructural Innovaciones ecológicas Ahorrar recursos, proteger la naturaleza Resiliencia en las cadenas de valor Desglobalización, salvaguardar las cadenas de suministro Ayudar a las personas en el trabajo Colaboración humano-máquina Mejorar la salud Tecnologías para las ciencias de la vida Aprendizaje continuo Formación técnica M12 Automatización de procesos I Soluciones de aprendizaje para formación profesional y formación continua Revista > Temas de actualidad
Imagen de la izquierda: visión general del enfoque Blue World de Festo Eficiencia energética El control preciso de equipos y procesos mediante instrumentación ayuda a optimizar el consumo de energía, reduciendo los residuos y las emisiones de gases de efecto invernadero. La supervisión y el control en tiempo real permiten a los operadores identificar y rectificar rápidamente las ineficiencias energéticas. Mejora de la seguridad Los sistemas de instrumentación y control desempeñan un papel crucial en el mantenimiento de la seguridad de las operaciones industriales, la prevención de accidentes y la reducción del impacto medioambiental de los incidentes. La detección precoz de los problemas de seguridad permite reaccionar con rapidez, minimizando los daños y las consecuencias medioambientales asociadas. Análisis de datos y apoyo a la toma de decisiones La digitalización en la industria de procesos significa que la analítica avanzada de datos y la inteligencia artificial pueden integrarse en los sistemas de instrumentación y control para proporcionar información que permita optimizar aún más los procesos e identificar oportunidades de mejora de la sostenibilidad. Conservación de recursos Los sistemas de control de procesos pueden ayudar a minimizar el desperdicio de materias primas y reducir el consumo de recursos garantizando que los procesos funcionen dentro de los límites especificados. La supervisión y control de los equipos puede alargar su vida útil, reduciendo la necesidad de sustituciones frecuentes y conservando recursos. Gestión del agua Muchos procesos consumen mucha agua, necesitan agua muy pura o producen aguas grises que hay que tratar. Un control preciso del uso del agua y de los procesos de tratamiento puede reducir el despilfarro y la contaminación. La supervisión y control del tratamiento de las aguas residuales puede ayudar a garantizar el cumplimiento de las normas medioambientales. Mantenimiento predictivo El mantenimiento predictivo, facilitado por los sistemas de instrumentación y control, puede ayudar a prevenir las averías de los equipos y reducir los tiempos de inactividad imprevistos, minimizando el despilfarro de recursos y el consumo de energía, al tiempo que prolonga la vida operativa de los sistemas y de la maquinaria industriales. Mejora de la calidad y del rendimiento del producto El control de procesos garantiza una calidad constante de los productos, reduciendo la probabilidad de fabricar productos defectuosos o de calidad inferior que puedan generar residuos. La optimización de los procesos puede aumentar el rendimiento del producto, reduciendo la necesidad de recursos y energía adicionales para producir la misma cantidad de salida. Cumplimiento de la normativa Los sistemas de instrumentación y control ayudan a las industrias a cumplir los requisitos normativos relacionados con las normas medioambientales, las emisiones y la seguridad, evitando multas y daños a la reputación, y minimizando la huella medioambiental de las empresas. La supervisión continua permite detectar y resolver rápidamente fugas o anomalías en las emisiones. Los sistemas de control de procesos también pueden optimizar la dosificación y el uso de productos químicos. Aumentar la concienciación y la experiencia en la automatización de procesos es crucial de cara al futuro. Una sólida integración de estos temas en los programas de educación y formación industrial a todos los niveles capacitará a los trabajadores, permitiéndoles liderar los esfuerzos de sostenibilidad y fomentar un paisaje industrial más ecológico y responsable. Una contribución significativa Las industrias de procesos desempeñan un papel integral en los esfuerzos de sostenibilidad, tanto a través de los productos que fabrican como de las tecnologías y operaciones que emplean para reducir el impacto ambiental. Algunos ejemplos son la producción de hidrógeno, la fabricación de baterías, la generación de energías renovables, los biocombustibles, el tratamiento de aguas, la conversión de residuos en energía, el reciclaje, etc. Sensores, medidores, transmisores, controladores, actuadores, etc., son herramientas esenciales para mejorar la eficacia de la producción, reducir los residuos, minimizar el impacto medioambiental, mejorar la seguridad y garantizar el cumplimiento de la normativa. Al supervisar y optimizar continuamente los procesos, estas tecnologías permiten a las industrias funcionar de forma más sostenible, al tiempo que mejoran sus resultados económicos. Contribuyen a la sostenibilidad en varios ámbitos clave: M13 → festo.com/didactic Revista > Temas de actualidad
Un DCS para formación La experiencia de primera mano con un sistema de control distribuido DCS es clave para comprenderlo a fondo. ¿Cómo ofrecer estas oportunidades de experimentación? Descubra nuestro demostrador del DCS: → Página 90 Comprender los Sistemas de control distribuido M14 Automatización de procesos I Soluciones de aprendizaje para formación profesional y formación continua Revista > Temas de actualidad
Nuevos requisitos de cualificación Trabajar con un DCS requiere un nuevo conjunto de conocimientos que van más allá de los conocimientos mecánicos o eléctricos tradicionales. Estas competencias incluyen conocimientos informáticos, de lenguajes de programación, análisis de datos, redes, ciberseguridad y una comprensión más profunda de la automatización de procesos. Los trabajadores deben ser capaces de trabajar con ordenadores, software y redes, así como de diagnosticar y solucionar problemas complejos. Además de estos conocimientos técnicos, los trabajadores que utilizan los DCS también deben tener una gran capacidad de resolución de problemas y pensamiento crítico para tomar decisiones rápidas y precisas en caso de fallo o emergencia. Las buenas dotes de comunicación permiten una colaboración eficaz con otros departamentos logrando un funcionamiento eficiente. Relevante para muchas ocupaciones El conocimiento de DCS se está convirtiendo en una habilidad necesaria para todos los trabajadores de la industria de procesos. Los operarios y técnicos de procesos necesitan unos conocimientos básicos del software DCS, de la gestión de alarmas y de las estrategias de control para supervisar y controlar los procesos industriales, así como para ajustar las variables del proceso según sea necesario. Los técnicos de instrumentación y control instalan, configuran y mantienen los equipos y sistemas DCS. Necesitan un conocimiento profundo del hardware y el software DCS, así como una gran capacidad de localización de averías. Los ingenieros e integradores de sistemas diseñan y optimizan los procesos industriales mediante DCS, por lo que necesitan conocimientos avanzados de software DCS, estrategias de control y análisis de datos para garantizar que los procesos funcionen con eficacia y cumplan los objetivos de rendimiento. Una base sólida En un curso introductorio, el énfasis debe ponerse en la construcción de una sólida base de conocimientos y habilidades prácticas para comprender los DCS y sus aplicaciones. A continuación se muestra una lista no exhaustiva de los resultados fundamentales del aprendizaje: • Comprender el concepto de un DCS y su papel en el control de procesos industriales. • Explicar la arquitectura y los componentes básicos de un DCS. • Navegar por un programa de software DCS y conocer sus funciones básicas. • Definir el concepto de bucles de control. • Comprender el control PID en DCS. • Configurar y ajustar los controladores para supervisar y ajustar las variables del proceso mediante DCS. • Crear estrategias de control sencillas para procesos utilizando software DCS. • Comprender las alarmas y cómo gestionarlas eficazmente. • Diagnosticar y solucionar problemas comunes en sistemas DCS. • Aplicar prácticas de seguridad para prevenir accidentes y proteger al personal. • Interpretar los datos del proceso y crear tendencias, cuadros y gráficos. • Utilizar las herramientas DCS para mejorar la eficacia de los procesos, reducir el consumo de energía y minimizar los residuos. • Explorar los protocolos de comunicación. • Conocer las normas y directrices industriales pertinentes relacionadas con el DCS. • Utilizar técnicas de monitorización del estado y análisis de datos para el mantenimiento predictivo. • Explorar métodos y protocolos para integrar dispositivos y sensores IIoT. • Aplicar estrategias de gestión, seguimiento y supervisión del ciclo de vida de los activos. Pueden añadirse otros resultados, como comprender cómo puede contribuir el DCS a los objetivos de sostenibilidad, o conocer las mejores prácticas de ciberseguridad, incluidos los protocolos de seguridad, la gestión de riesgos, etc. Con un equilibrio adecuado entre teoría y práctica, los estudiantes estarán bien preparados para el lugar de trabajo. Nivel empresarial Nivel de mando Nivel de supervisión Nivel de control Nivel de campo ERP MES Sensores, actuadores, equipos PLC, reguladores PID HMI, SCADA, DCS Los sistemas SCADA supervisan, controlan y recopilan datos de forma centralizada en procesos industriales a gran escala. Los sistemas DCS y SCADA colaboran: el DCS gestiona las tareas de control local, mientras que el SCADA se encarga de las funciones de supervisión. Los sistemas DCS suelen incluir HMI incorporadas, pero también pueden integrarse con software HMI independiente para mejorar la visualización y el control. Los sistemas de control distribuido (DCS) son sistemas informáticos que permiten gestionar y automatizar procesos en tiempo real. Constan de controladores interconectados, dispositivos de entrada/salida y puestos de mando, que ofrecen un control centralizado. Desde la mejora de la seguridad y la eficiencia, la reducción de los residuos, hasta permitir la toma de decisiones basada en datos y la integración con tecnologías emergentes como el Internet Industrial de las Cosas (IIoT), los sistemas DCS son una herramienta fundamental para las empresas que buscan seguir siendo competitivas y sostenibles. M15 → festo.com/didactic Revista > Temas de actualidad
La creciente importancia de los dispositivos de campo inteligentes marca un punto de inflexión en la industria de procesos: procesos racionalizados, decisiones basadas en datos, mayor eficacia y seguridad, así como reducción de las interrupciones operativas. Esto subraya la necesidad de invertir en paralelo en la mejora de las competencias de la mano de obra para aprovechar al máximo las ventajas del Internet de las Cosas industrial (IIoT) y de los dispositivos de campo inteligentes. ¿Cómo abordar este nuevo tema en los programas de formación? Recurrimos a nuestros especialistas en automatización de procesos. ¿Cuál es la principal diferencia entre IoT y los dispositivos electrónicos de campo analógicos o básicos? La diferencia radica en su conectividad, comunicación y las funciones avanzadas que ofrecen, alineándose con los últimos avances en automatización industrial e Industria 4.0. Panorama de la progresión tecnológica de los dispositivos industriales: Funciones Comunicación Procesamiento de datos Dispositivos tradicionales Instrumentos básicos que realizan funciones específicas de medición o control. Suelen proporcionar señales analógicas, como señales de 4-20 mA. Capacidad de comunicación limitada. Pueden utilizar protocolos sencillos para una comunicación bidireccional básica. Capacidad mínima o nula de procesamiento de datos. Suelen transmitir datos brutos a un sistema de control central para su procesamiento y toma de decisiones. Dispositivos inteligentes Disponen de funciones más avanzadas que van más allá de la medición y el control básicos. Suelen llevar microprocesadores incorporados, lo que les permite realizar un tratamiento local de los datos y tomar decisiones. Mayor capacidad de comunicación. Los dispositivos inteligentes pueden comunicarse digitalmente mediante protocolos como FOUNDATION Fieldbus, PROFIBUS PA, HART, PROFINET o EtherNet/IP, lo que permite un intercambio de datos y un diagnóstico más eficaces. Cierto nivel de capacidad de procesamiento de datos. Pueden realizar cálculos locales y transmitir la información procesada al sistema de control y proporcionar información de diagnóstico. Dispositivos IIoT Forman parte de la tendencia más amplia de la Industria 4.0, en la que los dispositivos están muy interconectados y son capaces de compartir y utilizar datos en tiempo real. Suelen disponer de sensores avanzados y pueden admitir múltiples funcionalidades. Diseñado para una conectividad perfecta con Internet y otros dispositivos. Utilizan protocolos estándar de Internet, como MQTT o CoAP, para comunicarse con otros dispositivos IoT y plataformas en la nube. Importantes capacidades de tratamiento de datos y gestión de activos. Pueden analizar datos localmente, tomar decisiones complejas y enviar información relevante al sistema de control central o a plataformas en la nube. Los cambios de formación en la era de los Dispositivos IIoT M16 Automatización de procesos I Soluciones de aprendizaje para formación profesional y formación continua Revista > Temas de actualidad
¿Qué nuevas competencias se necesitan para trabajar eficazmente con dispositivos inteligentes y de IoT? Dadas sus características, los dispositivos avanzados requieren un conjunto de competencias más amplio que englobe habilidades informáticas y analíticas. En términos prácticos, los trabajadores deben demostrar su competencia en protocolos de comunicación digital y la utilización de herramientas de software para la configuración, supervisión, control y localización de averías. Además, deben abordar los posibles riesgos de seguridad, interpretar las alertas de mantenimiento y utilizar los datos para optimizar la fiabilidad, especialmente con funciones de mantenimiento predictivo. ¿Merece la pena actualizar los equipos de formación de las escuelas técnicas con dispositivos IIoT? Absolutamente, es un movimiento estratégico con varios beneficios. Los estudiantes se encontrarán con estas tecnologías avanzadas en el lugar de trabajo. Con ello se logra que el entorno de formación refleje mejor los escenarios del mundo real. Empezando con algo pequeño, como sustituir uno o dos transmisores tradicionales de un bucle de proceso por otros inteligentes, ofrece un punto de entrada manejable. Dar pequeños pasos iniciales permite a profesores e instructores familiarizarse con las tecnologías y actualizar progresivamente los contenidos de los cursos. ¿Existen tecnologías "fáciles de usar" para profesores y estudiantes? Sí, hay tecnologías fáciles de usar y configuraciones de iniciación sencillas. Por ejemplo, IO-Link, conocido por su sencillez en la automatización industrial. Los profesores pueden optar por sensores preparados para IO-Link, que son más sencillos que los transmisores. Elija un sensor de caudal, nivel, temperatura o presión e instálelo en el lazo del proceso del equipo de formación del laboratorio, junto con un módulo máster IO-Link. A continuación, descargue un software de configuración gratuito como PACTware. Los estudiantes pueden integrar y configurar el sensor en la red de comunicación. Otra opción poco complicada es sustituir un transmisor por otro equivalente equipado con conectividad Bluetooth y utilizar una app gratuita para la configuración, el diagnóstico y el mantenimiento a distancia. ¿Qué deben hacer las empresas para mejorar la cualificación de su mano de obra? Nuestra principal recomendación es familiarizar a los trabajadores con las próximas tecnologías y dispositivos mucho antes de su implantación. Ofrecer oportunidades de formación práctica de antemano permite a los trabajadores experimentar, cometer errores y aprender en un entorno controlado, lejos de los sistemas de producción. Este fue el enfoque adoptado por uno de nuestros clientes del sector minero, que adquirió uno de nuestros sistemas de aprendizaje de control de procesos industriales y nos pidió que integráramos dispositivos IoT específicos que pronto se implantarían en sus operaciones. ¿Qué soluciones de aprendizaje pueden utilizarse para introducir el internet industrial de las cosas? • Kit IoT para sistemas MPS PA → Página 11 • Nuevos componentes para los sistemas de aprendizaje de procesos industriales → Página 73 • Sensores inteligentes TP 1312 → Página 118 M17 → festo.com/didactic Revista > Temas de actualidad
¿Qué es Agua 4.0? Agua 1.0 a 4.0 son marcos conceptuales utilizados para delinear los paradigmas históricos y evolutivos dentro de la gestión del agua. Estos marcos fueron articulados inicialmente por David Sedlak, catedrático de Ingeniería Medioambiental de la University 4.0. “El pasado, presente y futuro del recurso más vital del mundo”, publicado por primera vez en 2014: The Past, Present, and Future of the World's Most Vital Resource, publicado por primera vez en 2014. Agua 1.0: La primera y más básica forma de gestión del agua se centraba en la recogida, almacenamiento y distribución de agua para las necesidades humanas fundamentales, como beber y saneamiento, con un tratamiento limitado del agua. Agua 2.0: Centrada en el suministro de agua limpia y segura a las crecientes poblaciones urbanas, esta fase marca un avance significativo en la gestión del agua con instalaciones de tratamiento centralizadas y modernas. Agua 3.0: Esta fase introdujo conceptos como el tratamiento y reciclaje de aguas residuales para preservar los ecosistemas acuáticos y minimizar el impacto ambiental del uso del agua. Agua 4.0: Haciéndose eco del concepto de Industria 4.0, los sistemas ciberfísicos permiten la conexión en red de los sistemas hídricos virtuales y reales y de los usuarios (agricultura, industria y hogares) en una infraestructura hídrica sostenible, eficiente y con capacidad de respuesta mediante la integración perfecta de la digitalización, la automatización y las tecnologías inteligentes. Digitalización Agua 4.0 M18 Automatización de procesos I Soluciones de aprendizaje para formación profesional y formación continua Revista > Temas de actualidad
Características de la explotación moderna del agua • La supervisión en tiempo real de los sistemas de abastecimiento de agua, facilitada por la utilización de sensores y dispositivos de control, permite a los operadores recibir actualizaciones instantáneas sobre la calidad, presión y distribución del agua. Esta capacidad mejora la toma de decisiones proactiva y permite una respuesta rápida a los problemas emergentes. • Los sistemas de control automatizados optimizan diversos procesos de tratamiento y distribución de agua, supervisando tareas como la dosificación automática de productos químicos, el control de bombas y los ajustes de válvulas, garantizando operaciones precisas y eficientes y minimizando la necesidad de intervención manual. • El análisis de los datos generados por los sensores y los sistemas de monitorización proporciona información valiosa sobre las tendencias de rendimiento, lo que permite a los operadores tomar decisiones informadas basadas en datos sobre la asignación de recursos, la programación del mantenimiento y la optimización general del sistema. • La supervisión continua del estado y del rendimiento de los equipos facilita el mantenimiento predictivo, lo que reduce el tiempo de inactividad y mejora la eficacia operativa. • Las operaciones hidráulicas modernas integran tecnologías como dispositivos IoT y redes de comunicación. Esta infraestructura interconectada e inteligente posibilita una gestión eficiente de los activos, permitiendo la supervisión y gestión a distancia de los equipos y componentes de la infraestructura. • Muchos sistemas y equipos de bombeo, calefacción y refrigeración consumen energía de manera intensa. La aireación destaca como el proceso que más energía consume, ya que facilita el crecimiento y la actividad de las bacterias aerobias encargadas de digerir la materia orgánica de las aguas residuales. La digitalización contribuye a la optimización energética de las explotaciones hidráulicas al permitir el control inteligente de estos equipos, reduciendo así el consumo de energía y los costes operativos. Además, la integración de la producción de energía renovable in situ ayuda a compensar los costes energéticos y reduce la huella de carbono. • Las empresas de suministro de agua pueden aplicar prácticas más sostenibles, como optimizar el uso de productos químicos, minimizar el despilfarro de agua y adoptar tecnologías energéticamente eficientes. Estos esfuerzos están en consonancia con objetivos más amplios de conservación del medio ambiente. Repercusiones en las profesiones La digitalización afecta significativamente a varias profesiones dentro de la industria del agua. Los operarios de la planta utilizan herramientas digitales para ajustar las dosis de productos químicos, supervisar el rendimiento de los equipos y responder rápidamente a las alarmas y alertas. Los ingenieros de automatización se encargan de programar y mantener los PLC y sistemas SCADA, optimizando los procesos en plantas de tratamiento y redes de distribución. Los técnicos de supervisión y control remotos supervisan las operaciones y resuelven los problemas desde una ubicación centralizada. Los instrumentos digitales en tiempo real y los sistemas automatizados de muestreo han revolucionado el análisis y la química de la calidad del agua. Los técnicos de mantenimiento emplean herramientas digitales para el mantenimiento predictivo. Los analistas de datos procesan e interpretan los datos recogidos por sensores y sistemas para tomar decisiones fundamentadas sobre la calidad, distribución y tratamiento del agua. La digitalización también ha aumentado la demanda de especialistas en ciberseguridad. Nuevos requisitos de competencias Para prepararse para la evolución de sus funciones, tanto los trabajadores actuales como los futuros deben mejorar sus conocimientos digitales para utilizar correctamente las herramientas digitales y comprender cómo se recopilan, procesan y utilizan los datos. El conocimiento de lenguajes de programación y sistemas de automatización es esencial para diseñar y aplicar soluciones de control automatizadas para procesos de tratamiento de aguas. El dominio del análisis de datos es fundamental para extraer información significativa de vastos conjuntos de datos y optimizar los procesos de tratamiento del agua. Es imprescindible tener una gran conciencia medioambiental y comprender el impacto ambiental y las prácticas de conservación en la gestión del agua. Además, los trabajadores necesitan aptitudes para resolver problemas y capacidad para adaptarse a la rápida evolución de la tecnología y de las condiciones medioambientales. Dada la complejidad e interconectividad de los sistemas, los trabajadores deben estar preparados para colaborar en equipos multidisciplinares. La digitalización es un poderoso motor de modernización para las operaciones de tratamiento de agua y de aguas residuales, revolucionando los enfoques tradicionales de su gestión y tratamiento. En este contexto, la digitalización implica integrar tecnologías avanzadas, estrategias basadas en datos y automatización para mejorar la eficiencia, la sostenibilidad y la eficacia general. El éxito de la digitalización depende de trabajadores cualificados capaces de optimizar y gestionar los recursos hidráulicos con diligencia. Por lo tanto, la educación y la formación en automatización de procesos desempeñan un papel fundamental. M19 → festo.com/didactic Revista > Temas de actualidad
Al profundizar en la gestión del agua dentro de las operaciones industriales, es esencial reconocer la inseparable conexión con la energía. Abordar el llamado “nexo agua-energía” en la educación técnica ayuda a preparar a los estudiantes para que sean profesionales concienciados, adaptables e innovadores que puedan contribuir a avances tecnológicos sostenibles y responsables. Agua para energía, energía para agua La intrincada interacción entre la energía y el agua forma una relación polifacética que subraya la interdependencia de estos dos recursos críticos. Las opciones energéticas repercuten en la calidad y disponibilidad de los recursos hídricos, y viceversa. La producción de energía depende en gran medida de los recursos hidráulicos, ya que diversos métodos, como la generación hidroeléctrica, nuclear y térmica, requieren importantes aportaciones de agua. Por el contrario, el tratamiento y la distribución del agua requieren importantes aportes de energía. Este intrincado nexo se acentúa aún más ante el cambio climático, ya que la alteración de los regímenes de precipitaciones y el aumento de las temperaturas repercuten tanto en la disponibilidad de agua como en la demanda de energía. Lograr un delicado equilibrio entre estos dos elementos vitales es imperativo para el desarrollo sostenible y la aceptabilidad social. Disponibilidad de energías renovables Crece el interés por integrar fuentes de energía renovables en las operaciones de las tecnologías del agua para reducir la dependencia de los combustibles fósiles y disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero. La energía solar, eólica e hidroeléctrica pueden emplearse para alimentar las instalaciones de tratamiento y distribución de agua, haciéndolas más sostenibles y resistentes. Sin embargo, la descarbonización de la generación de electricidad con renovables plantea el reto del almacenamiento de energía durante los periodos de escasez de viento y luz solar. Una solución consiste en utilizar el excedente de electricidad renovable para bombear agua a los embalses, lo que permite el almacenamiento indirecto de energía a través de una red inteligente. Hay que capacitar o sensibilizar directamente a los estudiantes en la escuela para que identifiquen estas interconexiones y desarrollen soluciones innovadoras. 1 2 3 1 2 3 1 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 1 2 3 PGM EXIT CAL El EDS Water Management ayuda a explorar el nexo agua-energía. → Página 44 Optimización del Nexo agua-energía M20 Automatización de procesos I Soluciones de aprendizaje para formación profesional y formación continua Revista > Temas de actualidad
Competencias transversales Para optimizar el nexo entre energía y agua, las personas necesitan un conjunto diverso de competencias que abarquen conocimientos técnicos, destreza analítica, comprensión interdisciplinar, conciencia medioambiental, perspicacia política y normativa, comunicación eficaz, colaboración, competencia en gestión de proyectos, innovación, adaptabilidad y pensamiento sistémico. Herramientas de optimización La instrumentación y el control de procesos, junto con las tecnologías de automatización, desempeñan una función vital en la mejora de la eficiencia de la relación entre energía y agua en las operaciones industriales. Se utilizan diversos instrumentos y sistemas de control para supervisar y gestionar eficientemente el consumo de agua y energía: Los medidores de presión diferencial, los caudalímetros electromagnéticos y los caudalímetros ultrasónicos miden el caudal de agua en tuberías o canales. Controlan el consumo de agua, detectan fugas y optimizan su uso en los procesos. Los sensores de presión piezoeléctricos, de galgas extensométricas y de capacitancia miden la presión de los fluidos en tuberías o recipientes. Optimizan la eficiencia de las bombas, detectan fugas y garantizan una presión adecuada en los sistemas de distribución de agua. Los sensores de nivel por ultrasonidos, los sensores de nivel por radar y los sensores de nivel por flotador miden el nivel de líquidos en depósitos o contenedores. Controlan los niveles de agua, evitan el desbordamiento y gestionan el almacenamiento en las instalaciones de tratamiento de aguas. Los termopares, los detectores de temperatura por resistencia (RTD) y los sensores de temperatura por infrarrojos miden la temperatura del agua o de otros fluidos. Optimizan el consumo de energía en los procesos de calefacción y refrigeración, controlan la calidad del agua. Los instrumentos analíticos (medidores de pH/conductividad/turbidez/oxígeno disuelto) miden y analizan la composición del agua y de las aguas residuales. Controlan la calidad del agua y garantizan el cumplimiento de las normas reglamentarias. Los autómatas programables (PLC) controlan y automatizan diversos procesos basándose en la lógica programada. Son fundamentales para el control de secuencias, la adquisición de datos y la automatización de procesos en la gestión del agua y la energía. Los sistemas de supervisión, control y adquisición de datos (SCADA) y los sistemas de control distribuido (DCS) supervisan, controlan y recopilan datos de los procesos industriales. Los datos en la nube ofrecen un control centralizado de las plantas de tratamiento de aguas, gestión energética, supervisión remota y comunicación transparente con las partes interesadas. Los variadores de frecuencia (VFD) controlan la velocidad y el consumo de energía de los motores eléctricos para optimizar el funcionamiento de bombas y ventiladores, así como la eficiencia energética global. Los sensores inteligentes y los dispositivos IoT proporcionan datos en tiempo real y permiten la comunicación entre dispositivos, lo que posibilita la supervisión continua, el mantenimiento predictivo y la toma de decisiones basada en datos. Los sistemas de gestión energética controlan y gestionan el consumo de energía en los procesos industriales para identificar oportunidades de ahorro energético y hacer un seguimiento de los patrones de uso de la energía. El dominio de estas tecnologías permite supervisar, controlar y optimizar los procesos en tiempo real, lo que contribuye a aumentar la eficacia, reducir el consumo de recursos y garantizar la sostenibilidad general de las operaciones industriales. M21 → festo.com/didactic Revista > Temas de actualidad
Las fábricas de baterías están proliferando para apoyar la aceleración de la movilidad eléctrica y la expansión de las opciones de almacenamiento de energías renovables. ¿Qué caracteriza a las instalaciones de fabricación de baterías? ¿Qué competencias se requieren? ¿Cómo preparar a los estudiantes para incorporarse a la industria y cómo mejorar la productividad de los trabajadores? ¿Cuál es la contribución de la automatización de procesos a las operaciones? Descubrámoslo. Habilidades avanzadas de fabricación Las plantas de fabricación de baterías son instalaciones modernas de gran volumen que integran perfectamente la automatización de fábricas y procesos. La automatización garantiza la precisión, uniformidad y estabilidad, cumpliendo estrictos requisitos de seguridad y rendimiento. Sin embargo, la introducción de tecnologías innovadoras repercute en los requisitos de cualificación, provocando déficits de cualificación entre los trabajadores. Para prosperar en un entorno de Industria 4.0, los trabajadores necesitan una gama más amplia de competencias, entre las que se incluyen la alfabetización digital, la localización de averías, el pensamiento crítico, la comunicación, la colaboración y la creatividad. Las capacidades de aprendizaje permanente también son esenciales debido a los rápidos cambios del sector. Por lo tanto, los profesores y los responsables de formación de la industria deben invertir en la adaptación o creación de programas de formación alineados con los requisitos de las competencias industriales. Tecnología de procesos: un área de especialización clave La cadena de valor de la industria de baterías abarca desde la extracción de materias primas hasta el ensamblaje de celdas, la distribución, la integración, los servicios, el reciclaje y la investigación. La integración de la tecnología de procesos garantiza la eficacia y la calidad en todo el proceso. Los trabajadores de producción cualificados necesitan conocimientos en tecnología de procesos y automatización para garantizar la seguridad y la productividad en la fabricación. Para preparar a trabajadores cualificados en automatización de procesos, es esencial contar con un programa de formación completo que abarque procesos de caudal, nivel, presión, temperatura, pH y conductividad, así como tecnologías de control industrial como PLC, SCADA y DCS. Este programa también debe incluir conocimientos específicos sobre los procesos y tecnologías de las baterías. Fundamentos esenciales de las baterías Los trabajadores técnicos necesitan una sólida comprensión de los principios fundamentales de la batería para contribuir eficazmente al proceso de producción. He aquí algunas áreas importantes del conocimiento fundamental de las baterías: • Química de baterías (ión-litio, plomo-ácido, níquel-metalhidruro, etc.) y materiales (incluyendo electrodos, electrolitos y separadores). • Principios de diseño de baterías (incluida la disposición de las celdas, las configuraciones de los electrodos y las consideraciones relativas al embalaje) y componentes estructurales de las baterías y sus funciones (como colectores de corriente, terminales y materiales de la envoltura). • Procesos electroquímicos (reacciones de carga/descarga, migración de iones y flujo de electrones) y parámetros electroquímicos (tensión, corriente, capacidad y densidad de energía). • Métodos de ensayo de baterías y técnicas de caracterización, incluidas las métricas de rendimiento como capacidad, tensión, vida útil del ciclo e impedancia. • Protocolos de seguridad y conocimiento de los peligros (inflamabilidad, toxicidad y reactividad química). • Medidas y normas de control de calidad (sistemas de gestión de calidad ISO, normativas específicas del sector y requisitos de certificación de productos). • Técnicas de procesamiento por lotes, flujos de trabajo de producción y estrategias de optimización. Soluciones de aprendizaje para la producción de baterías y vehículos eléctricos Podemos ayudar a centros de enseñanza y empresas industriales a desarrollar entornos de aprendizaje y programas de formación integrales para desarrollar habilidades que ayuden a incorporar nuevos empleados y a mejorar los conocimientos de los actuales. → Haga clic aquí o escanee el código Instrumentación y control para Fabricación de baterías M22 Automatización de procesos I Soluciones de aprendizaje para formación profesional y formación continua Revista > Temas de actualidad
Proceso Descripción Variables controladas Dispositivos de campo Mezclado Mezclado de materiales para formar una mezcla uniforme, incluida la producción de pasta. Velocidad de mezcla, temperatura, viscosidad, concentración de materiales Sensores de velocidad, par y temperatura, viscosímetros, analizadores de concentración Revestimiento Aplicación de una fina capa de pasta sobre colectores de corriente para crear electrodos de batería. Espesor y uniformidad del revestimiento, temperatura, concentración de disolvente Medidores de espesor, sensores de temperatura, analizadores de gases Secado Eliminación de disolventes de electrodos revestidos para mejorar la estructura y evitar defectos. Temperatura, humedad, concentración de disolvente residual Sensores de temperatura y humedad, analizadores de gases, calefactores y ventiladores Calandrado Comprimir, dar forma a los electrodos revestidos para mejorar la densidad y las propiedades mecánicas. Espesor de los materiales revestidos, densidad de los materiales, temperatura Medidores de espesor, densímetros, sensores de temperatura Llenado Inyección de electrolito en las celdas de la batería para obtener el volumen y la concentración adecuados. Volumen de electrolitos, integridad del sellado, concentración de electrolitos Sensores de nivel, sistemas de detección de fugas, analizadores de electrolíticos Envejecimiento Permite que las baterías se estabilicen y activen para un rendimiento óptimo. Tiempo de reposo, temperatura, velocidad de autodescarga Temporizadores, sensores de temperatura, equipos de medición de autodescarga Desgasificación La eliminación de gases aumenta la seguridad y la longevidad de la batería. Concentración de gas, temperatura, presión Analizadores de gases, sensores de temperatura y presión Pruebas Evaluación de las características de capacidad, tensión, resistencia y seguridad. Degradación de la capacidad, estabilidad térmica, caída de tensión, resistencia interna Comprobadores de baterías, medidores de tensión y resistencia interna, equipos de comprobación de seguridad M23 → festo.com/didactic Revista > Temas de actualidad
Manipulación de materias primas Preparación del material Fabricación de electrodos Ensamblaje inicial de la celda Ensamblaje final de la celda Separación longitudinal Distribución de materias primas Mezclado Muescas Secado al vacío Revestimiento Calandrado Secado Celda cilíndrica Celda apilada CeldaCélula enrollada Soldadura de pestañas Plegado en Z Montaje de pestañas Proceso típico de fabricación de baterías M24 Automatización de procesos I Soluciones de aprendizaje para formación profesional y formación continua Revista > Temas de actualidad
Llenado Formado Montaje del módulo y del paquete Celda ensamblada Bobinado cilíndrico Soldadura de pestañas Celda cilíndrica Celda apilada Celda prismática Relleno de celdas cilíndricas Llenado de bolsas Relleno de celdas prismáticas Envejecimiento Desgasificación Pruebas EOL Montaje del módulo Montaje del paquete Encapsulado M25 → festo.com/didactic Revista > Temas de actualidad
Formación técnica para la mano de obra de la minería y los metales Explore nuestras soluciones de aprendizaje que preparan a operadores y técnicos para la industria minera. Descargue nuestro folleto. → Haga clic aquí o escanee el código: La tecnología de procesos en la Minería M26 Automatización de procesos I Soluciones de aprendizaje para formación profesional y formación continua Revista > Temas de actualidad
La automatización de procesos aumenta la seguridad al minimizar la exposición humana a condiciones peligrosas, mejora la eficacia al agilizar los flujos de trabajo y reducir los tiempos de inactividad, e impulsa la productividad al maximizar la utilización de los recursos. Además, la automatización de procesos facilita la supervisión y el control en tiempo real de parámetros críticos, lo que garantiza el funcionamiento óptimo de equipos y procesos. Además, la automatización contribuye a la sostenibilidad medioambiental. El tratamiento de los minerales tecnológicos difiere significativamente del de los minerales tradicionales, debido principalmente a sus propiedades y características únicas y a los requisitos específicos de las aplicaciones tecnológicas modernas. Ámbitos de competencias clave para los trabajadores de producción: Instrumentación y control de procesos Gestionar la eficiencia de la amplia y diversa gama de procesos mineros puede ser todo un reto, sobre todo debido a la variedad de equipos que a menudo funcionan con interfaces y formatos diferentes. La instrumentación permite supervisar en tiempo real los equipos de numerosos procesos de explotación minera simultáneamente, lo que aumenta la eficacia mediante la automatización, mejora el control de calidad, reduce los residuos y la contaminación y crea un entorno de trabajo seguro. Tecnología del agua El agua sirve para diversos fines a lo largo de los procesos de producción, como la extracción y el procesamiento, la eliminación del polvo, la refrigeración, el transporte y la manipulación de lodos, el lavado y la limpieza, la separación y concentración de minerales, etc. La tecnología del agua se basa en sistemas de automatización y control para gestionar con precisión y optimizar los procesos de tratamiento del agua y las aguas residuales. Producción de energía renovable Mediante la transición a fuentes de energía renovables, las empresas mineras pueden reducir sus costes energéticos, sobre todo en lugares remotos con acceso limitado a la red, al tiempo que mitigan impactos ambientales como las emisiones de gases de efecto invernadero y la contaminación. Oficios industriales Las competencias en oficios industriales, especialmente en mecánica de máquinas y mantenimiento de bombas industriales, son vitales para garantizar la fiabilidad de la maquinaria y los equipos, minimizar los tiempos de inactividad y optimizar la productividad. Imagen: Celdas de flotación en una instalación de tratamiento de minerales Los minerales tecnológicos suelen encontrarse en yacimientos complejos que contienen múltiples elementos, lo que requiere técnicas especializadas de extracción y tratamiento como la hidrometalurgia, el intercambio iónico y la extracción con disolventes. Además, los minerales tecnológicos utilizados en aplicaciones de alta tecnología requieren altos niveles de pureza, lo que conlleva pasos de purificación adicionales que no suelen ser necesarios para los minerales tradicionales. Además, la transformación de los minerales tecnológicos puede implicar procesos sensibles para el medio ambiente, lo que da lugar a una mayor reglamentación medioambiental y a consideraciones de sostenibilidad en comparación con los minerales tradicionales. Con la creciente demanda de minerales tecnológicos esenciales para diversas aplicaciones en energías renovables, vehículos eléctricos, electrónica y telecomunicaciones, la industria minera vuelve a ocupar una posición central en la sociedad moderna. Las operaciones mineras industriales dependen, en gran medida, de la tecnología de procesos para optimizar los procesos de extracción, mejorar la eficiencia, garantizar las normas de seguridad y minimizar el impacto medioambiental. M27 → festo.com/didactic Revista > Temas de actualidad
Minería En la minería profunda o a cielo abierto, la roca se perfora y se explota y, a continuación, se transporta a la superficie. Trituración • Triturador Una estación de trituración tritura la roca, a menudo hasta convertirla en polvo de roca. • Molinos de bolas La molienda por vía húmeda de minerales como el cobre permite triturar el material. • Planta de cribado El cribado separa el material mineral granulado en diferentes grados en función del tamaño de las partículas. • Jigger La máquina separadora cuenta con un depósito profundo en el que se utiliza agua para separar los materiales, ya que tienen un peso específico diferente al de la ganga. • Hidrociclón Los ciclones son uno de los componentes de planta más utilizados para separar partículas sólidas de los caudales líquidos. Procesamiento y extracción • Flotación La flotación por espuma separa selectivamente los minerales hidrófobos de alto valor de los residuos hidrófilos. En su forma más simple, los minerales se retiran de la superficie de una "lechada" de productos químicos específicos, agua y burbujas de aire. • Lixiviación Es el proceso por el que los metales preciosos, el cobre y otros compuestos se extraen de los minerales. Debido a las reacciones químicas, ciertos materiales son absorbidos y luego separados de nuevo de otros materiales terrosos. • Precipitación Se añade un agente precipitante a un lote de solución que contiene metales, lo que provoca que los iones metálicos objetivo formen precipitados insolubles, que pueden separarse por filtración o sedimentación. Procesos mineros típicos 1 2 3 1 2 3 M28 Automatización de procesos I Soluciones de aprendizaje para formación profesional y formación continua Revista > Temas de actualidad
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