Calibraciones trazables y eficientes en la industria de proceso

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1 WORLD Calibraciones trazables y eficientes en la industria de proceso Con qué frecuencia calibrar los instrumentos? Un análisis dará la clave. Historia de un cliente satisfecho Georgia Power, Plant Yates (EE.UU.) Revista corporativa de Beamex

2 Carta del Director gerente Calibrar para rentabilizar Estimado Profesional de la Calibración, en este número de CALIBRATION WORLD, los artículos principales tratan de las calibraciones trazables y eficientes en la industria de la transformación, de la frecuencia óptima de las calibraciones, y de la mejora del rendimiento de centrales eléctricas por medio de la calibración. El motivo principal para la calibración se basa en el hecho de que los mejores instrumentos digitales carecen de estabilidad absoluta, se desvían y pierden su capacidad de dar mediciones precisas. No obstante, hay una gran variedad de formas de planificar, gestionar y realizar las tareas de calibración necesarias, empezando por el método de lápiz y papel, el más ineficiente y propenso a errores, con dispositivos sencillos de medición. A menudo, la necesidad de la calibración se cree que procede y está motivada únicamente por la precisión de la medición o por el punto de vista normativo. Esos son requisitos que hay que satisfacer, pero la mayor motivación para examinar de cerca toda la calibración debería ser el hecho de que, en la mayoría de los casos, la calibración en sí tiene un gran potencial para mejorar la rentabilidad de la empresa. Cuando se hace de una forma inteligente, la calibración puede proporcionar beneficios empresariales. Por último, me gustaría animarle a usted, estimado lector, a que nos comunique sus observaciones e ideas para mejorar nuestra revista Calibration World. Recibimos muchos comentarios positivos sobre esta revista y estoy muy orgulloso de la labor de nuestro equipo y colaboradores, pero también creo que no hay nada perfecto y que todo es mejorable. Disfrute de su lectura! Raimo Ahola Director gerente del Grupo Beamex 2 CALIBRATION WORLD

3 Calibration World 03/2007 Carta del Director gerente Calibraciones trazables y eficientes en la industria proceso 4 Con qué frecuencia calibrar los instrumentos? 12 Mejora del rendimiento de centrales eléctricas por medio de la calibración 16 Historia de un cliente satisfecho: Georgia Power, EE.UU. 20 Noticias de Beamex 22 Uso del calibrador Beamex MC5 Fieldbus con AMS Suite de Emerson Demostración gratuita del software de calibración Beamex CMX Light El MC5-IS de Beamex obtiene su certificación actualizada John Adeimy nombrado presidente de Beamex, Inc. Beamex proporciona un sistema de calibración corporativo a Scottish and Southern Energy Beamex proporciona una solución de calibración a la mayor central eléctrica del mundo en quema de paja El director gerente de Beamex nombrado presidente de la Comisión Finlandesa de Asesoría de Metrología Beamex auditada y aprobada como proveedora para las centrales nucleares NUPIC Beamex en pocas palabras 27 Productos y servicios de Beamex 27 CALIBRATION WORLD Revista corporativa de Beamex 03/2007 Editada por Beamex Oy Ab, Ristisuonraitti 10, FI Pietarsaari, Finlandia Teléfono , Fax , info@beamex.com, Datos de dirección y suscripciones en calibrationworld@beamex.com Composición Studio PAP Impresión Fram CALIBRATION WORLD

4 Calibraciones traz a en la industria de 4 CALIBRATION WORLD

5 bles y eficientes proceso CALIBRATION WORLD

6 La calibración en la industria de proceso Calibraciones trazables y eficientes en 1. Introducción Las plantas de procesos, los procesos de producción y los sistemas de calidad de hoy en día imponen requisitos nuevos y rígidos a la precisión de los instrumentos y al control de procesos. Los sistemas de calidad, tales como las series ISO9000 e ISO14000 de normas de calidad y medioambientales respectivamente, exigen calibraciones sistemáticas y bien documentadas, con respecto a la precisión, repetibilidad, incertidumbre, niveles de confianza, etc. Por suerte, las técnicas y sistemas de calibración modernos han hecho más fácil el poder cumplir los requisitos de calibración y mantenimiento del instrumental de una forma productiva. Significa esto que los electricistas y técnicos de instrumentación deberían ser expertos en calibración? En realidad no, pero no puede ignorarse este asunto. Por suerte, las técnicas y sistemas de calibración modernos han hecho más fácil el poder cumplir los requisitos de calibración y mantenimiento del instrumental de una forma productiva. No obstante, es necesario conocer y entender las técnicas, la terminología y los métodos relacionados con la calibración para poder realizarla de acuerdo con los Sistemas Internacionales de Calidad. 2. Qué es la calibración y por qué se debe calibrar La calibración puede describirse, en pocas palabras, como una actividad en la que se prueba un instrumento comparándolo con un valor de referencia: un calibrador. Aquí las palabras clave son referencia conocida, que significa que el calibrador utilizado debería tener un certificado de calibración válido y trazable. Para poder responder a la pregunta de por qué se debe calibrar, primero tenemos que determinar qué es la medición y por qué es necesaria. QUÉ ES LA MEDICIÓN? En términos técnicos normales, la medición puede definirse de esta forma: Un conjunto de operaciones experimentales cuyo fin es determinar el valor de una cantidad. Entonces, cuál es el valor de una cantidad? Según las normas, el valor real de una cantidad es: El valor que caracteriza una cantidad perfectamente definida durante las condiciones que existen en el momento en el que se observa el valor. Nota: el valor real de una cantidad es un concepto ideal y, en general, no puede conocerse. Por lo tanto todos los instrumentos muestran indicaciones falsas! 3. Por qué medir? El cometido de una planta de procesos es convertir materia prima, energía, mano de obra y capital en productos de la mejor forma posible. Esta conversión JERARQUÍA DE LA PRECISIÓN VALOR REAL Patrón internacional Patrón nacional Laboratorios autorizados Departamentos de Instr. Patrones de la casa y de trabajo Instrumentación de procesos siempre implica la optimización, que tiene que hacerse mejor que la competencia. En la práctica, la optimización se lleva a cabo mediante la automatización de procesos. De cualquier forma, independientemente de lo avanzado que sea el sistema de automatización de procesos, el control no puede ser mejor que la calidad de las mediciones obtenidas del proceso. TODO SE BASA EN LAS MEDICIONES SISTEMA DE CONTROL DE PROCESOS Factores de producción MEDICIONES MEDICIONES INSTRUMENTACIÓN PROCESO CONTROLES AJUSTES Productos 4. Por qué se debe calibrar El motivo principal para la calibración se basa en el hecho de que hasta los mejores instrumentos de medición carecen de estabilidad absoluta, es decir: 6 CALIBRATION WORLD

7 la industria de proceso se desvían y pierden su capacidad de dar mediciones precisas. Es esta desviación la que hace necesaria la calibración. Tanto las condiciones ambientales como el tiempo transcurrido y el tipo de aplicación pueden afectar a la estabilidad de un instrumento. Incluso los instrumentos del mismo fabricante, tipo y gama pueden mostrar un rendimiento variable. Mientras una unidad puede presentar una buena estabilidad, otra puede tener un rendimiento distinto. Otros buenos motivos para calibrar: Mantener la credibilidad de las mediciones Mantener la calidad de los instrumentos de proceso al mismo nivel que si fueran nuevos Normativas de seguridad y ambientales ISO9000, otros sistemas y normativas de calidad La ISO9000 y la ISO14000 pueden servir de orientación para obtener calibraciones regulares y sistemáticas, que produzcan una calidad uniforme y minimicen los impactos negativos en el medioambiente. 5. Trazabilidad Las calibraciones tienen que ser trazables. La trazabilidad es la declaración en la que se especifica con qué patrón nacional se ha comparado un instrumento determinado. 6. Requisitos reglamentarios para la calibración 6.1 ISO9001: 2000 La organización debe determinar el seguimiento y la medición a realizar, y los SI-UNIDADES Patrones internacionales Patrones nacionales Patrones de referencia Patrones de trabajo Patrones de proceso CALIDAD CC Q1 Q2 Q3 MANTENIMIENTO DE LA CALIDAD COMPRA CALIBRACIONES C1 C7 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 CC CALIDAD COMPRADO CMC CALIDAD MANTENIMIENTO CERO CM CALIDAD MANTENIDO IGUAL QUE NUEVO CM TOLERANCIA MÁS BAJA CMC T1 T2 T3 TIEMPO dispositivos de medición y seguimiento necesarios para proporcionar la evidencia de la conformidad del producto con los requisitos determinados. La organización debe establecer procesos para asegurarse de que el seguimiento y medición pueden realizarse y se realizan de una manera coherente con los requisitos de seguimiento y medición. Cuando sea necesario asegurarse de la validez de los resultados, el instrumento de calibración debe calibrarse o verificarse a intervalos especificados o antes de su utilización, comparado con patrones de medición trazables a patrones de medición nacionales o internacionales. Cuando no existan tales patrones debe registrarse la base utilizada para la calibración o la verificación; ajustarse o reajustarse según sea necesario; identificarse para poder determinar el estado de calibración; protegerse contra ajustes que pudieran invalidar el resultado de la medición; protegerse contra los daños y CALIBRATION WORLD

8 La calibración en la industria de proceso el deterioro durante la manipulación, el mantenimiento y el almacenamiento. Además, la organización debe evaluar y registrar la validez de los resultados de las mediciones anteriores cuando se detecte que el equipo no está conforme con los requisitos. La organización debe tomar las acciones apropiadas sobre el equipo y sobre cualquier producto afectado. Deben mantenerse registros de los resultados de la calibración y la verificación. Debe confirmarse la capacidad de los programas informáticos para satisfacer su aplicación prevista cuando éstos se utilicen en las actividades de seguimiento y medición de los requisitos especificados. Esto debe llevarse a cabo antes de iniciar su utilización y confirmarse de nuevo cuando sea necesario. NOTA: Para más información, véase ISO FARMACÉUTICA (FDA, U.S. Food and Drug Administration) Toda empresa farmacéutica que venda sus productos en EE.UU. tiene que cumplir las normativas de la FDA independientemente de dónde se fabriquen los productos. Debe mantener registros de calibración. Debe realizar las calibraciones según los procedimientos escritos y aprobados. Cada instrumento debe tener un registro histórico maestro. Todos los instrumentos deben tener un identificador único; todos los productos, procesos e instrumentos de seguridad tienen que estar etiquetados físicamente. Debe definirse un periodo de calibración y límites de error para cada instrumento. Los patrones deben ser trazables con patrones nacionales e internacionales. Los patrones deben ser más precisos que la precisión exigida del instrumento que se calibra. Todos los instrumentos utilizados deben estar preparados para su finalidad. Tiene que haber pruebas documentales de que el personal implicado en el proceso de calibración tiene la formación adecuada y es competente. Debe estar instalado un sistema de gestión de los cambios. Todos los sistemas electrónicos deben cumplir la normativa 21 CFR Parte 11 de la FDA. Todo lo anterior deberá realizarse en combinación con las siguientes normativas: 21 CFR Parte 211 Current Good Manufacturing Practice for Finished Pharmaceuticals 21 CFR Parte11 Electronic Records; Electronic Signatures Los sistemas de software deben tener funciones tales como Firma electrónica (Electronic Signature), Registro de auditoría (Audit Trail), Gestión de usuarios (User Management) y Sistema de seguridad (Security System) para poder cumplir con estas normativas. En un sistema así, la firma electrónica se considera equivalente a una firma manuscrita. Los usuarios deben comprender sus responsabilidades cuando den una firma electrónica. El Historial de auditoría se exige para la gestión de los cambios. Tiene que ser una herramienta que registre todas las modificaciones, que añada, modifique o borre datos de un registro electrónico. 7. Definiciones de términos metrológicos En este apartado se explican algunos términos de metrología asociados al concepto de calibración. Bastantes de estos términos también se emplean en las hojas de especificaciones de los calibradores. Tenga en cuenta que se trata de definiciones simplificadas. 8 CALIBRATION WORLD

9 Calibración Una señal medida desconocida se compara con una señal de referencia conocida. Validación Es necesaria la validación de la medición y de los métodos (procedimientos) de ensayo para probar que los métodos son adecuados para su cometido. No linealidad La no linealidad es la desviación máxima de la salida de un transductor con respecto de una línea recta definida. La no linealidad se especifica con el método Terminal Based (TB) o con el método Best Fit Straight Line (BFSL) que es el que mejor se ajusta a la línea recta. Resolución La resolución es el mínimo intervalo legible entre dos lecturas. Sensibilidad La sensibilidad es la mínima variación en la entrada que puede detectarse en la salida. Es necesaria una buena resolución para detectar la sensibilidad. Histéresis La desviación en la salida en cualquier punto dentro del intervalo del sensor del instrumento, primero acercándose a este punto con valores crecientes y luego con valores decrecientes. Repetibilidad La repetibilidad es la capacidad que tiene un instrumento de dar la misma salida a lo largo de entradas repetidas del mismo valor durante un periodo de tiempo. La repetibilidad a menudo se expresa como la desviación estándar. Coeficiente de temperatura El cambio de la exactitud de un calibrador provocado por cambios en la temperatura ambiental (desviación de las condiciones de referencia). El coeficiente de temperatura suele expresarse como % F.S. / C o % de RDG/ C. Estabilidad También conocida como desplazamiento, se expresa como el porcentaje de cambio en la salida calibrada de un instrumento a lo largo de un periodo especificado (generalmente se expresa a 90 días o a 1 año), bajo condiciones normales de funcionamiento. La estabilidad suele expresarse como un valor típico. Exactitud Generalmente, las cifras de exactitud expresan lo cerca que está un valor medido del valor de referencia conocido. La exactitud del valor de referencia no suele incluirse en las cifras. En las cifras de exactitud, también deben incluirse errores tales como la no linealidad, la histéresis, los efectos de la temperatura, etc. La exactitud suele expresarse en % F.S. o % de RDG + un sumando. La diferencia entre estas dos expresiones es grande. La única forma de comparar la exactitud presentada de formas distintas es calcular el error total en ciertos puntos. Incertidumbre La incertidumbre es una estimación de los límites, a un factor de cobertura (o nivel de confianza) determinado, que contienen el valor real. La incertidumbre se puede evaluar según dos métodos: Método Tipo A y Método Tipo B. El Tipo A implica el análisis estadístico de una serie de mediciones. En este caso, la incertidumbre se calcula con las incertidumbres Tipo A, es decir: los efectos de estos componentes incluyen errores de medición, que pueden variar en magnitud y signo, de una forma impredecible. Se podría decir que el otro grupo de componentes, el Tipo B, es de naturaleza sistemática. Los errores o efectos sistemáticos se mantienen constantes durante la medición. Son ejemplos de efectos sistemáticos los errores en el valor de referencia, la preparación de la medición, las condiciones ambientales, etc. Hay que tener en cuenta que, en general, los errores achacables a fallos del observador no pueden contemplarse en el cálculo de la incertidumbre. Ejemplos de errores así: errores al registrar datos, errores de cálculo o el uso de tecnología inadecuada. Incertidumbre Tipo A El método de cálculo del tipo A se puede aplicar cuando se han realizado varias mediciones independientes bajo las mismas condiciones. Si la medición tiene la resolución suficiente, habrá una diferencia observable en los valores medidos. Se usa para el cálculo la desviación estándar, a menudo llamada media cuadrática del error de repetibilidad, para una serie de mediciones realizadas bajo las mismas condiciones. La desviación estándar se usa como medida de la dispersión de valores. Incertidumbre Tipo B La incertidumbre evaluada según el método Tipo B, implica el uso de otros medios para calcular la incertidumbre, en vez de aplicar análisis estadísticos de una serie de mediciones. Implica la evaluación de la incertidumbre con valoraciones científicas basadas en todos los datos disponibles sobre las variables posibles. Los valores que pertenecen a esta CALIBRATION WORLD

10 La calibración en la industria de proceso categoría pueden derivarse de: Conocimiento general o experiencia con el comportamiento y las propiedades de los materiales e instrumentos relevantes Temperatura ambiente Hu m e d a d Gravedad local Presión atmosférica Incertidumbre del patrón de calibración Procedimientos de calibración Método empleado para registrar los resultados de calibración Método empleado para procesar los resultados de calibración El uso correcto de los datos disponibles depende de la experiencia y de los conocimientos generales. Es una habilidad que se puede aprender con la práctica. Una evaluación Tipo B de la incertidumbre bien fundamentada puede ser tan fiable como una evaluación de la incertidumbre del Tipo A, sobre todo en una situación de medición en donde la evaluación Tipo A sólo se base en un número comparativamente pequeño de mediciones estadísticamente independientes. Incertidumbre expandida La EA ha decidido que los laboratorios de calibración acreditados por miembros de la EA deberán declarar una incertidumbre expandida de la medición obtenida mediante la multiplicación de la incertidumbre por un factor de cobertura k. En los casos en que se pueda presuponer una distribución normal (gaussiana), deberá usarse el factor de cobertura estándar, k=2. La incertidumbre expandida corresponde a una probabilidad (o nivel de confianza) de cobertura aproximado del 95%. Para las especificaciones de incertidumbre, tiene que haber una declaración clara de la probabilidad de cobertura o nivel de confianza. Generalmente se usa uno de los siguientes niveles de confianza: 1 s = 68% 2 s = 95% 3 s = 99% 8. Gestión de la calibración Hay muchas empresas que no prestan la atención suficiente a la gestión de la calibración aunque sea un requisito, por ejemplo, de la ISO9001: El sistema de gestión del mantenimiento tiene que avisar cuando sea necesaria la calibración y entonces abrir un pedido u orden de trabajo. Después de realizar el trabajo, se cerrará el pedido u orden de trabajo y el sistema de mantenimiento quedará conforme y actualizado. Por desgracia, lo que ocurre entre la apertura y el cierre del pedido u orden de trabajo muchas veces no se documenta. Si hay algo que se documente, suele ser escrito a mano y luego se archiva. Si hace falta examinar los resultados de calibración en otro momento, es muy difícil encontrar las hojas. La elección de herramientas profesionales para mantener registros de calibración y realizar las calibraciones puede ahorrar mucho tiempo, esfuerzo y dinero. Un sistema eficiente para la gestión de las calibraciones consta de calibradores-documentadores y software para gestionar las calibraciones. El software moderno de gestión de la calibración puede ser una herramienta que automatice y simplifique las tareas de calibración a todos los niveles. Crea, automáticamente, una lista de los instrumentos que esperan ser calibrados en un futuro próximo. Si el software puede interactuar con otros sistemas, el calendario de calibraciones pueden programarse en el sistema de mantenimiento, que emitirá los pedidos u ordenes de trabajo y éstos se cargarán, automáticamente, en el software de gestión de las calibraciones. Cuando el técnico vaya a calibrar un instrumento, sólo tendrá que descargar los detalles del instrumento del software de gestión de las calibraciones en la memoria de un calibrador capaz de emitir los resultados, sin necesidad de notas manuscritas, etc. Los resultados encontrados ( As Found ) y dejados ( As Left ) se guardan en la memoria del calibrador, y no hace falta escribir nada a mano. Los intervalos de medición y límites de error del instrumento se definen en el software y también se descargan en el calibrador. Por lo tanto, el calibrador puede detectar si la calibración ha sido satisfactoria o no justo después del registro del último punto de calibración. No hace falta realizar cálculos complicados a mano en campo. Todo esto ahorra mucho tiempo e impide que el usuario cometa fallos. El aumento de la productividad en el trabajo permite hacer calibraciones en el mismo tiempo que antes. Según qué variable del proceso se calibre y cuántos puntos de calibración se registren, el uso de herramientas automatizadas puede ser de 5 a 10 veces más rápido si se compara con el registro manual. Mientras se cargan los resultados de calibración en la base de datos, el software detecta, automáticamente, el calibrador que se ha usado y la cadena de trazabilidad se documenta sin más intervenciones del usuario. Los registros de calibración, incluido el historial completo de calibración de un instrumento, se guardan en la base de datos. Por lo tanto, también se puede acceder a resultados anteriores en unos segundos. Cuando un instrumento ha sido calibrado varias veces, el software muestra la tendencia histórica ( History Trend ), que ayuda a decidir si hay que cambiar o no los periodos de calibración. Una de las tendencias actuales es la aspiración a una oficina sin papeles. Si el software de gestión de las calibraciones incluye las herramientas correctas, es posible gestionar los registros de calibración en el ordenador sin imprimir ningún papel. Si se prefieren las copias en papel de los certificados, es evidente que tiene que existir la posibilidad 10 CALIBRATION WORLD

11 SABÍA QUE Beamex dispone de un sistema basado en una solución de calibración automatizada e integrada compuesta por calibradores Beamex multifunción y un software para la gestión de las calibraciones? Emplear un sistema así, da como resultado una mayor eficiencia y una mejora de la calidad. Para más información o si desea recibir una cotización, rellene el formulario en: imprimirlas. Cuando todos los datos relativos a la calibración se encuentran en una sola base de datos, el software puede crear informes y documentos de calibración. Los calibradores actuales preparados para emitir los resultados y por tanto documentar la calibración, pueden calibrar muchas señales de procesos. No es raro tener un calibrador que calibre la presión, la temperatura y señales eléctricas, frecuencia y pulsos. Además de la salida convencional de ma de un transmisor, los calibradores modernos también pueden leer los resultados HART, Foundation Fieldbus o Profibus de los transmisores, e incluso pueden usarse para configurar estos transmisores inteligentes. La puesta en marcha de un sistema moderno de gestión de las calibraciones beneficia a todo aquel relacionado con la instrumentación. El gestor de mantenimiento, por ejemplo, puede usarlo como herramienta de planificación de la calibración y toma de decisiones para realizar un seguimiento y gestionar todas las actividades relacionadas con la calibración. Cuando se recibe la visita de un auditor, el departamento de Calidad encontrará muy útil un sistema de gestión de la calibración. Los registros de calibración solicitados pueden verse en pantalla con sólo hacer clic con el ratón. Si un calibrador se desvía de sus especificaciones, se puede usar un informe inverso de trazabilidad para obtener una lista de los instrumentos que haya calibrado ese calibrador. Las buenas herramientas de calibración ayudan a los técnicos a trabajar de forma más eficiente y precisa. Si el fabricante del sistema ha cuidado la facilidad de uso del sistema, éste será fácil de aprender y de utilizar. Si hay muchas tareas automatizadas, los usuarios pueden concentrase en su trabajo primordial. La transferencia a un sistema nuevo de calibración puede parecer un trabajo enorme, y puede serlo. Probablemente haya miles de instrumentos para guardar en la base de datos y todos los detalles deben revisarse y verificarse antes de que el sistema esté listo y en funcionamiento. Aunque hay muchos datos implicados, el trabajo no tiene por qué ser enorme. En la actualidad, la mayoría de las empresas tienen datos de instrumentación en algún formato electrónico: hojas de cálculo Excel, bases de datos de mantenimiento, etc. El distribuidor del sistema de calibración generalmente podrá importar la mayoría de los datos de calibración a la base de datos de calibración, lo que evita meses de trabajo. Conclusión n Un sistema de calibración bueno y automatizado reduce la carga de trabajo porque lleva a cabo tareas más rápido, con más precisión y mejores resultados de los que podrían obtenerse con un sistema manual. Ayuda en las tareas de documentación, programación, planificación, análisis y, en definitiva, en la optimización de las calibraciones. Referencias [1] ISO9001: 2000 Sistemas de gestión de la calidad. Requisitos [2] 21 CFR Parte 11: Electronic Records; Electronic Signatures [3] 21 CFR Parte 211: Current Good Manufacturing Practice for Finished Pharmaceuticals CALIBRATION WORLD

12 Mejora del rendimiento de centrales La calibración ayuda a una central eléctrica en el mantenimiento o incluso en la mejora de la seguridad, así como a cumplir la normativa nacional e internacional. No obstante, la calibración también es una cuestión de rentabilidad. Con calibradores de gran exactitud, la exactitud de las mediciones trascendentes se puede mantener al nivel requerido y la central puede aumentar su capacidad anual de producción de electricidad. Operaciones de electricidad y energía Los medidores de la electricidad, gas natural, petróleo y otras energías pueden influir directamente en los beneficios. Debido al aumento de los costes de energía, las instalaciones de electricidad y energía examinan meticulosamente La incertidumbre necesaria también es un asunto muy importante a la hora de especificar el periodo de calibración. estos dispositivos para garantizar que dan cuenta con exactitud de su energía y que facturan correctamente. Las cuestiones de calibración que se plantean en los sectores eléctrico y energético se parecen a las que surgen en los sectores de consumo de electricidad y energía. Aunque no se pueda facturar directamente, el consumo interno de energía y su asignación pueden crear o hundir un producto aparentemente viable. Una calibración correcta de los instrumentos ayuda a garantizar que esas mediciones se realicen correctamente, especialmente porque la facturación anual puede superar los millones de $ USA en muchas centrales. 12 CALIBRATION WORLD

13 eléctricas por medio de la calibración CALIBRATION WORLD

14 La instrumentación sirve para medir el caudal de energía dentro de las instalaciones de electricidad y energía para supervisar y mejorar las operaciones. Aunque estos instrumentos no se usen directamente para la facturación, su funcionamiento correcto a menudo es fundamental para detectar y prevenir La reducción de la incertidumbre de la medición (con calibradores de alta precisión), en una central nuclear, puede aumentar, potencialmente, la producción de electricidad hasta un 2%. pérdidas de energía que pueden tener unas consecuencias económicas de largo alcance. Una calibración incorrecta de dichos instrumentos puede tener unas consecuencias económicas significativas. Los instrumentos que se suelen calibrar en las centrales eléctricas son los transmisores, presostatos, termostatos, contactos eléctricos, manómetros, transductores, equipos de frecuencia y contadores de pulsos para garantizar su seguridad y correcto funcionamiento. Si no se calibran bien estos dispositivos, el funcionamiento del proceso puede verse seriamente afectado. La correcta y peri ó - dica calibración de los instrumentos es un aspecto importante para garantizar la integridad medioambiental del proceso y puede reducir el número y gravedad de los problemas medioambientales. Requisitos de calibración para mejorar la productividad y la seguridad de la planta Unas mediciones precisas pueden permitir un aumento de la producción de energía. Por lo tanto, los calibradores de gran exactitud, como el calibrador MC5 multifunción de Beamex, desempeñan un papel significativo en la mejora de la productividad de la central. Por ejemplo: la reducción de la incertidumbre de la medición en una central nuclear puede aumentar, potencialmente, la producción de electricidad hasta un 2% (véase la Historia de una aplicación Beamex de la Central Nuclear de Almaraz). La consecuencia económica general de este aumento de electricidad, aparentemente pequeño, es un aumento de los beneficios en millones de dólares, pues el valor total de los caudales de electricidad y de energía fácilmente puede ser más de mil millones de dólares al año. Por lo tanto, unos errores de medición aparentemente pequeños, provocados por técnicas de calibración poco satisfactorias, pueden tener como resultado grandes pérdidas de ingresos. De la mano de estas mediciones perfeccionadas viene el requisito adicional del mantenimiento de los calibradores y las técnicas comparables con la mejora del rendimiento del instrumento con trazabilidad de normas nacionales e internacionales como NIST, ISO 9001 e ISO La seguridad se basa en no superar nunca los límites de funcionamiento establecidos como la potencia del reactor y la capacidad de enfriamiento. Una consecuencia de la mejora de la calibración es una mejora en seguridad y menos problemas, pues los instrumentos calibrados periódicamente según normas más precisas reducen el riesgo asociado a estas mediciones. Además, se pueden emplear normas de calibración mejores para detectar antes la degradación de los instrumentos. Calibración en el sector eléctrico y de la energía en general Caso: Aumento de la producción anual con calibradores de gran exactitud Central Nuclear de Almaraz (CNA), España La mejora del rendimiento de los calibradores permite realizar operaciones de calibración con niveles mejores de incertidumbre, con lo que hemos mejorado los resultados de la producción. Esto se ha conseguido utilizando los calibradores multifunción de gran exactitud MC5 de Beamex para calibrar la central. Al mejorar la medición de los parámetros del 2% al 0,4% (parámetros asociados a la determinación de la potencia del reactor), la potencia de cada unidad ha podido aumentar un 1,6%. Este hecho tiene un efecto notable en la producción anual. Lea la historia de una aplicación Beamex en: La calibración de campo permite la calibración in situ de instrumentos que miden parámetros eléctricos tales como el voltaje, la corriente y la potencia (algunos de los cuales se utilizan en la facturación de una central). El rendimiento de los sistemas de medición del caudal de gas natural y de petróleo también puede influir en la facturación. Más concretamente, la calibración de los caudalímetros que sirven para revisar los caudalímetros de control de transferencia de la propiedad. Pequeñas variaciones entre estos caudalímetros pueden traducirse en grandes diferencias de facturación, y podrían señalar un problema con el caudalímetro de transferencia. Los calibradores de campo permiten realizar estas calibraciones con exactitud y más eficientemente, sobre todo si el instrumento está instalado en un sitio de acceso difícil a los empleados. Muchas centrales eléctricas, térmicas, plantas de cogeneración, plantas de bioetanol, bio-diesel, refinerías y de otros tipos utilizan estas mediciones para desarrollar balances de calor y material que describen sus procesos. Los balances de calor y material pueden ser muy útiles 14 CALIBRATION WORLD

15 para detectar oportunidades que pueden ahorrar millones de dólares de energía. Por ejemplo: el aumento de caudal de vapor a un intercambiador de calor indica que bien tiene pérdidas el purgador de agua del vapor del intercambiador de calor (vapor malgastado), o bien que el proceso ha cambiado (vapor malgastado) y hace falta investigarlo para reducir el consumo de vapor. Los calibradores de campo ayudan a garantizar que estos instrumentos funcionan correctamente y que cuantifican correctamente el ahorro de energía. Además, los instrumentos que se calibran regularmente y con exactitud suelen mejorar la seguridad de la central y reducir la probabilidad de averías del equipo. Más aún, los calibradores portátiles automatizados pueden mejorar el proceso de calibración porque automatizan la generación de las entradas del transmisor y el registro de las mediciones del transmisor. De esta forma, el proceso de calibración consume mucho menos tiempo y mejora la exactitud de la recolección de datos, reduciendo la probabilidad de errores humanos. A menudo, el alto precio de los requisitos de cualificación imposibilita la apertura de transmisores en las centrales nucleares. En estas aplicaciones, el proceso de calibración se puede realizar de forma más rápida y más precisa con un calibrador automatizado si se compara con las técnicas manuales de calibración existentes. Los calibradores multifunción MC5 de Beamex y el software CMX de calibración CMX de Beamex forman un sistema de calibración integrado y automatizado. Las calibraciones realizadas con calibradores de campo automatizados, y software de calibración con documen tación electrónica, son más uniformes y menos susceptibles de errores humanos. Este proceso automatizado de calibración es más rápido y más completo que el proceso manual. Aparte de ser más exacto, también deja al técnico mucho más tiempo para realizar otras tareas. El sistema integrado, con calibradores y software de calibración comunicados entre sí, también facilita la carga de las calibraciones en un PC y emite certificados de calibración de fácil lectura, que demuestran la exactitud del instrumento. También permite buscar los instrumentos que deben calibrarse. SABÍA QUE el MC5 es un calibrador multifunción de gran exactitud de Beamex que sustituye a muchos equipos que miden de forma individual? Resuelve perfectamente los requisitos de calibración en una central eléctrica. Para más información o si desea recibir una cotización, rellene el formulario en: Resumen: mejora del rendimiento de centrales eléctricas por medio de la calibración n Un plan de calibración óptimo y bien ejecutado puede mejorar tanto la seguridad como la productividad de la central. La calibración mejora la seguridad La calibración se lleva a cabo para comparar la calidad y la fiabilidad de las mediciones con la trazabilidad por normas nacionales e internacionales (por ej.:. NIST, ISO 9001, ISO 17025). La seguridad del plan se basa en no superar nunca los parámetros de funcionamiento establecidos (por ej.: potencia del reactor y capacidad de enfriamiento). La calibración mejora la eficiencia La mejora del rendimiento de los calibradores tiene como resultado unos mejores niveles de incertidumbre, lo que posiblemente mejore los niveles de producción anual. Con una solución de calibración integrada, como los calibradores y el software de calibración de Beamex, la central puede reducir la cantidad de papel y equipos que tienen que llevar al campo. CALIBRATION WORLD

16 Con qué frecuencia calibrar lo Un análisis dará la clave. Las plantas pueden mejorar su eficiencia y reducir costes si realizan análisis de tendencias históricas de las calibraciones. Gracias a estos análisis, se puede definir qué instrumentos pueden calibrarse con menos frecuencia y los que deberían ser calibrados con más frecuencia. El análisis de tendencias históricas de las calibraciones sólo puede hacerse con un software de calibración que ofrezca esta función. Uso del análisis de tendencias históricas de las calibraciones para ajustar los intervalos de calibración de la instrumentación de planta Las plantas de fabricación tienen que estar completamente seguras de que sus productos de instrumentación sensores de temperatura, transductores de presión, caudalímetros y similares funcionan correctamente y miden según las tolerancias especificadas. Si los sensores se desvían del intervalo especificado, las consecuencias pueden ser desastrosas para una planta, pues provocarían un tiempo de inactividad muy costoso, problemas con la seguridad o lotes de productos de calidad inferior que habrá que descartar. La mayoría de las plantas de fabricación tienen algún tipo de plan o calendario de mantenimiento, que garantiza que todos los instrumentos utilizados en el lugar se calibran en el momento adecuado. No obstante, con el aumento de las demandas y problemas de costes que tienen que afrontar los fabricantes en la actualidad, el tiempo y los recursos necesarios para realizar estas revisiones de calibración a menudo son escasos. En ocasiones, esta situación puede hacer que se dé prioridad a la calibración de algunos instrumentos, revisando regularmente los que se consideran más importantes, y calibrando con menos frecuencia (o nunca) otros sensores que no se consideran tan decisivos para la producción. Pero las plantas pueden mejorar su rendimiento y reducir costes si utilizan el análisis de tendencia histórica de las calibraciones, una función disponible en el software de calibración CMX de Beamex. Con esta función, la persona responsable de la planta puede analizar si debería aumentar o reducir la frecuencia de la calibración de todos sus instrumentos. Las plantas pueden mejorar su rendimiento y reducir costes si utilizan el análisis de tendencia histórica de las calibraciones, una función disponible en el software de calibración CMX de Beamex. El ahorro en costes se puede conseguir de varias formas. En primer lugar, calibrando con menos frecuencia si los instrumentos parecen ser muy estables según su historial de calibración. En segundo lugar, calibrando los instrumentos más a menudo si se encuentran en zonas decisivas de la planta, para garantizar que los instrumentos se revisan y corrigen antes de que se desvíen de su tolerancia. Ésta es la práctica corriente en las empresas que siguen un régimen de Mantenimiento preventivo efectivo. Los análisis de las tendencias históricas y de cómo un sensor de presión, por ejemplo, se desvía de la tolerancia durante un periodo de tiempo determinado, sólo son posibles con un software de calibración que ofrezca este tipo de función. Prácticas actuales en las plantas de proceso Pero, en realidad, con qué frecuencia calibran las plantas de proceso sus instrumentos y cómo sabe un gestor o un ingeniero de mantenimiento con qué frecuencia debe calibrar un sensor en particular? En Julio de 2007, Beamex llevó a cabo una encuesta en la que preguntaba a las empresas de facturación cuántos instrumentos de su planta exigían calibración y la frecuencia con la que debían calibrarse esos instrumentos. La encuesta abarcaba todos los sectores industriales, incluidos el farmacéutico, el químico, alimentación, petróleo y gas, papel y pulpa. Es interesante lo que detectó el sondeo: de todos los sectores industriales, el 50% de los encuestados dijeron que calibraban sus instrumentos no más de una vez al año. No obstante, en el sector farmacéutico, el 42% dijeron que los calibraban una vez al año y el 42% que dos veces al año. Quizá no debería sorprendernos que, como es un sector muy reglamentado, el sondeo también demostrara que el sector farmacéutico suele poseer un número de instrumentos significativamente alto por planta que exige calibración. Además, en estas plantas también se calibran sus 16 CALIBRATION WORLD

17 s instrumentos? Tendencia Histórica La opción History Trend (tendencia histórica) del software de calibración CMX de Beamex le permite analizar la desviación de un instrumento durante un periodo de tiempo determinado. El software de calibración CMX de Beamex guarda todas las calibraciones en la base de datos; la tendencia histórica se crea automáticamente sin ningún trabajo adicional. El software de calibración CMX de Beamex también indica cuándo se han instalado y calibrado los equipos nuevos. Esto es útil para comparar las diferencias entre equipos. La presentación gráfica de la tendencia histórica permite ver y optimizar el intervalo de calibración de los instrumentos. INTERFAZ DE USUARIO DE LA TENDENCIA HISTÓRICA DE CMX instrumentos con más frecuencia que las de otros sectores industriales. Las ventajas de analizar las tendencias históricas de las calibraciones Pero, independientemente del sector industrial, al analizar la desviación de un instrumento a lo largo del tiempo (es decir: la tendencia histórica) las empresas pueden reducir costes y mejorar sus eficiencias. Pertti Mäki es Jefe de Ventas de Zona de Beamex en Finlandia. Está especializado en la venta del software de calibración CMX de Beamex a distintos clientes de todos los sectores industriales. Comenta lo siguiente: El mayor ahorro que comporta el uso de la opción de tendencia histórica ( History Trend Option ) corresponde al sector farmacéutico, sin duda, pero todos los sectores industriales pueden beneficiarse de usar esta herramienta del software, que ayuda a las empresas a identificar los intervalos óptimos de calibración de los instrumentos. El truco está, dice Mäki, en determinar INFORME DE TENDENCIA HISTÓRICA Vea los resultados en un informe de tendencia histórica que incluye el logotipo de su empresa. CALIBRATION WORLD

18 qué sensores deberían recalibrarse al cabo de unos días, semanas, o incluso años de funcionamiento y cuáles deberían dejarse para periodos más largos, por supuesto sin sacrificar la calidad del producto o proceso o la seguridad de la planta y de sus empleados. Con esto, dice, el personal de mantenimiento puede concentrar sus esfuerzos allí donde es necesario, eliminando trabajo y tiempo dedicados a calibraciones innecesarias. Los sensores que muestren una alta estabilidad no tienen que ser recalibrados con la misma frecuencia que los sensores que tienden a desviarse. Pero hay otras ventajas, quizá menos obvias, en el examen de la desviación histórica a lo largo del tiempo de un sensor en particular o de un conjunto de instrumentos de medición. Como explica Mäki: Cuando un ingeniero compra un sensor en concreto, el proveedor le da una especificación técnica que incluye los detalles sobre la desviación máxima que debería tener ese sensor en un periodo de tiempo determinado. Con la opción de tendencia histórica de CMX, el ingeniero ahora puede verificar que el sensor adquirido funciona dentro de la tolerancia especificada en un periodo de tiempo determinado. Si no lo hace, el ingeniero ahora tiene datos que presentar al proveedor para apoyar los errores encontrados. Pero esto no es todo. La función de tendencia histórica también significa que una planta ahora puede comparar la calidad o el funcionamiento de distintos sensores de varios fabricantes en una ubicación o conjunto de condiciones de proceso determinados. Por este motivo, se trata de una herramienta valiosísima para el personal de mantenimiento o de calidad que, para instalar una línea de proceso nueva, por ejemplo, puede usar la función para comparar distintos tipos de sensores y ver cuál es el más adecuado para el nuevo proceso. Un software de calibración como CMX también puede ayudar a planificar las operaciones de calibración. Los calendarios de calibración tienen en cuenta la precisión exigida para un sensor concreto y durante cuánto tiempo ha conseguido mantener ese grado de exactitud en el pasado. Los sensores que muestren una alta estabilidad no tienen que ser recalibrados con la misma frecuencia que los sensores que tienden a desviarse. La función Tendencia histórica dentro de CMX La función de tendencia histórica ( History Trend Option ), disponible de serie en CMX Enterprise y de forma opcional en CMX Professional, es una utilidad que sirve principalmente para ver los datos históricos de calibración. Es fácil de usar y sirve tanto para posiciones como para equipos. Los datos se muestran en gráficos, pero también pueden verse en formato numérico en una tabla. Esta función permite al usuario planificar la periodicidad óptima de calibración de sus instrumentos. Después de ponerla en marcha, el personal de mantenimiento, por ejemplo, puede analizar la desviación del instrumento en un periodo de tiempo determinado. La tendencia histórica ( History Trend ) muestra una presentación numérica y gráfica de la desviación del instrumento Esta función permite al usuario planificar la periodicidad óptima de calibración de sus instrumentos. en un periodo de tiempo determinado. A partir de esos datos, es posible tomar decisiones y conclusiones sobre la periodicidad óptima de calibración y la calidad de los instrumentos con respecto del funcionamiento de la medición. Los usuarios que ya conocen CMX pueden confundir esta función con la ventana normal de resultados de la calibración ( Calibration Results ), 18 CALIBRATION WORLD

19 pero la ventana de tendencia histórica ( History Trend ) permite al usuario ver simultáneamente cifras claves de varios eventos de calibración, lo que le permite evaluar las calibraciones de una posición o de un equipo en un periodo de tiempo más largo comparado con la vista normal de resultados de calibraciones. Por ejemplo, el usuario puede acceder a una visión general de cómo un equipo concreto se desvía entre calibraciones y también si la desviación aumenta con el paso del tiempo. Además, el ingeniero puede analizar si los distintos equipos son adecuados para el uso en una zona o proceso concretos de la planta. Los informes se obtienen directamente, y el usuario incluso puede adaptarlos a sus necesidades concretas gracias a la herramienta de diseño de informes ( Report Design ). Resumen: Las ventajas del análisis de las tendencias históricas de las calibraciones: Análisis y determinación de la regularidad óptima de calibración de los instrumentos. Se puede llegar a conclusiones sobre la calidad de un instrumento de medición concreto. Ahorro de tiempo: análisis más rápidos si se comparan con los métodos manuales tradicionales. Permite a los ingenieros comprobar que los instrumentos adquiridos para la planta funcionan con arreglo a sus especificaciones técnicas y que no se desvían regularmente respecto a su tolerancia. Evaluación del proveedor: se puede comparar, de forma rápida y sencilla, el rendimiento y la calidad de distintos sensores. Cuándo se puede reducir la frecuencia de la calibración: Si el instrumento ha funcionado según su especificación y la desviación ha sido insignificante comparada con la tolerancia especificada. SABÍA QUE el 90% de los clientes del software de calibración CMX de Beamex indican que el uso de los productos de Beamex ha mejorado la eficacia de sus procedimientos de calibración? * * Encuesta realizada a clientes de Beamex en año 2006 Si se considera que el instrumento no es decisivo o si está situado en una ubicación de baja criticidad. Cuándo debería aumentarse la frecuencia de la calibración: Si el sensor se ha desviado de sus tolerancias especificadas durante un periodo de tiempo determinado. Si el sensor está situado en un proceso critico o zona de la planta decisiva y se ha desviado significativamente comparado con la tolerancia especificada durante un periodo de tiempo determinado. Si el sensor está situado en una zona de la planta que tenga mucha importancia económica para la planta. Si se produce un costoso tiempo de inactividad en la producción como resultado de los fallos de un sensor. Si la medición falsa obtenida por un sensor puede generar lotes de calidad inferior o problemas de seguridad. Requisitos de los sistemas de gestión de la calidad ISO 9001: Control de los dispositivos de seguimiento y de medición La organización debe determinar el seguimiento y la medición a realizar, y los dispositivos de medición y seguimiento necesarios para proporcionar la evidencia de la conformidad del producto con los requisitos determinados. La organización debe establecer procesos para asegurarse de que el seguimiento y medición pueden realizarse y se realizan de una manera coherente con los requisitos de seguimiento y medición. Cuando sea necesario asegurarse de la validez de los resultados, el equipo de medición debe: a) calibrarse o especificarse a intervalos especificados o antes de su utilización, comparado con patrones de medición trazables a patrones de medición tradicionales o internacionales; cuando no existan tales patrones debe registrarse la base utilizada para la calibración o la verificación; b) ajustarse o reajustarse según sea necesario; c) identificarse para poder determinar el estado de calibración; d) protegerse contra ajustes que pudieran invalidar el resultado de la medición; e) protegerse contra los daños y el deterioro durante la manipulación, el mantenimiento y el almacenamiento. Además, la organización debe evaluar y registrar la validez de los resultados de las mediciones anteriores cuando se detecte que el equipo no está conforme con los requisitos. La organización debe tomar las acciones apropiadas sobre el equipo y sobre cualquier producto afectado. Deben mantenerse registros de los resultados de la calibración y la verificación (véase 4.2.4). Debe confirmarse la capacidad de los programas informáticos para satisfacer su aplicación prevista cuando éstos se utilicen en las actividades de seguimiento y medición de los requisitos especificados. Esto debe llevarse a cabo antes de iniciar su utilización y confirmarse de nuevo cuando sea necesario. CALIBRATION WORLD

20 Historia de un cliente satisfecho Georgia Power, Plant Yates ( Calibración del rendimiento de la planta Southern Company es una supercompañía regional con capacidad para generar casi megavatios de electricidad en el sudeste de Estados Unidos. Es uno de los mayores productores de electricidad de Estados Unidos. Southern Company suministra energía a un territorio de km 2 ( millas 2 ) que abarca la mayor parte de Georgia y Alabama, el sudeste de Mississippi, y la región del Panhandle de Florida. La revista FORTUNE ha calificado a la Southern Company como la empresa de electricidad y gas más admirada de Estados Unidos durante los tres últimos años. Southern Company está clasificada con el número 178 en el listado de FORTUNE de las 500 corporaciones mayores de EE.UU. Southern Company tuvo unos beneficios de millones de $ USA en La empresa cuenta con unos empleados. Southern Company, la empresa matriz de Georgia Power, es uno de los mayores productores de electricidad de Estados Unidos. Southern Company es la empresa madre de Georgia Power. Una de sus plantas generadoras es Plant Yates de Georgia Power. Las cinco primeras unidades (1 5) de Plant Yates son de las primeras centrales eléctricas de combustible fósil de Georgia Power. La planta cuenta con siete grupos de generación, con una capacidad total de megavatios. Cuando se terminó la construcción de Yates, en 1952, era la mayor central termoeléctrica de Georgia. Con los años, Plant Yates se ha cuidado para aumentar su fiabilidad, mantener la eficiencia y sus operaciones compatibles con las normas medio ambientales, cada vez más estrictas. La situación El departamento de Instrumentos y Controles es el responsable del mantenimiento y de la calibración de toda la instrumentación de Yates, incluidos los transmisores y los conmutadores o elementos de alarma (presostatos, termostatos, etc.). Jeff Cason es un Técnico Senior de Instrumentos y Controles de la Plant Yates de Georgia Power. La calibración de los instrumentos de proceso se considera esencial en Plant Yates. Una calibración correcta garantiza el mejor rendimiento posible de la central, aumenta la eficiencia y reduce el riesgo de problemas, afirma Jeff Cason. Da seguridad frente a riesgos potenciales provocados por condiciones de funcionamiento incorrectas, continúa Jeff. El principal objetivo conseguido con la calibración es la mejora del rendimiento, de la fiabilidad, de la eficiencia y de la segu ridad. En Plant Yates se calibran, entre otras cosas, transmisores, presostatos, termostatos, manómetros, transductores, equipos de frecuencia y contadores de impulsos. La solución y principales ventajas Calibramos la instrumentación de control anualmente, y los instrumentos de indicación cada meses, explica Jeff Cason. En Plant Yates, emplean calibradores MC5 multifunción, bombas de calibración de vacío, bombas de calibración de alta y de baja presión, y software de calibración, todo ello de Beamex. Los resultados han sido muy satisfactorios. Elegimos a Beamex porque el MC5 era el que ofrecía más opciones en cuanto a rangos de módulo, equipos que se podían calibrar y meter en la base de datos, comunicación HART y funciones de base de datos, revela Jeff Cason. El MC5 de Beamex es muy versátil, potente y compacto. Su funcionalidad todo en uno significa que no hace falta llevar varios manómetros y amperímetros a campo, describe Jeff Cason. Y la exactitud de los módulos de MC5 también es muy buena, continúa Jeff. Además, el software de calibración ha demostrado ser muy eficiente. Con el software es muy fácil enviar una lista de instrumentos para calibrar al MC5 y luego trabajar a partir de esa lista, sin tener que usar papeles en campo, señala Jeff Cason. Elegimos a Beamex porque el MC5 era el que ofrecía más opciones en cuanto a rangos de módulo, equipos que se podían calibrar y meter en la base de datos, comunicación HART y funciones de base de datos, revela Jeff Cason. El uso de los calibradores de Beamex nos ha supuesto muchas ventajas, como las calibraciones sin problemas ni es fuerzo. La facilidad para cargar calibraciones en un PC y la fácil lectura de los certificados de calibración demuestran la exactitud del instrumento, explica Jeff Cason al hablar de las ventajas del sistema de calibración de Beamex. También permite buscar los instrumentos que deben calibrarse, añade Jeff. Gracias al uso del sistema de calibración de Beamex hemos reducido el número de equipos y la cantidad de papel que había que llevar a campo, concluye Jeff Cason. 20 CALIBRATION WORLD