El auge de Internet de las cosas (IoT) ha llevado la evolución de los sensores a un nivel completamente diferente. Los sensores son una parte integral de cualquier empresa de ingeniería que trabaje en la plataforma de IoT. Varias industrias y organizaciones utilizan diferentes tipos de sensores de IoT como sensores de temperatura, sensores de proximidad, sensores de calidad del agua, etc. según sus requisitos. Fundada en 2019, XYMA Analytics ofrece una plataforma analítica completa basada en IoT industrial para proporcionar un monitoreo inteligente de procesos.
El uso de sensores de guía de ondas ultrasónicos avanzados para los entornos más hostiles fue la idea principal que persuadió al equipo de ingenieros bien calificados para iniciar una empresa. Hoy en día, la compañía se jacta de construir sensores inteligentes para mejorar la eficiencia operativa y ofrecer más que solo mediciones. Con curiosidad por saber más sobre la empresa, el equipo, el estilo de trabajo, las soluciones a los problemas y los planes futuros, le hicimos algunas preguntas al Dr. Nishanth Raja. ¡Siga leyendo para saber lo que tiene que decir!
El Dr. Nishanth Raja es el Director Ejecutivo de XYMA Analytics, una empresa incubada por IIT Madras y una escisión del Center for Non-destructive Evaluation. Fue investigador principal en el Instituto de Investigación de Control de Fluidos, Palakkad en Kerala y más tarde se unió como oficial de proyecto en el Centro de Evaluación No Destructiva (CNDE) - IIT Madras y recibió su Ph.D. de la Universidad de Anna. También ha trabajado en varios proyectos relacionados con la industria en el área de mediciones de temperatura y flujo basadas en guías de ondas ultrasónicas y tiene una rica experiencia industrial.
P. ¿Qué le inspiró a iniciar XYMA Analytics? ¿Qué problemas pretende solucionar la empresa?
XYMA Analytics es el resultado del profundo interés que despiertan las industrias de los sectores de petróleo y gas, fabricación y aeroespacial. Durante mi período de investigación en el Center for NDE, participé en el desarrollo de sensores de guía de ondas ultrasónicos basados en ondas guiadas para entornos peligrosos / hostiles en industrias de proceso; el desafío fue resolver sus puntos débiles. La medición de los parámetros del proceso es vital en las industrias de procesamiento y fabricación donde nuestra tecnología de detección basada en guías de ondas les ayudó a medir en regiones hostiles e inaccesibles de manera distribuida. Observamos que existe una gran demanda de tecnologías de detección en las industrias. Ese fue el punto en el que decidimos incorporar XYMA Analytics como una empresa emergente que podría proporcionar soluciones de detección a las industrias.para mejorar la eficiencia de sus procesos y mejorar la vida útil de sus productos.
XYMA Analytics aborda los problemas con los sensores de proceso convencionales con su novedosa tecnología de sensores basada en guías de ondas ultrasónicas que ayuda a las industrias a monitorear continuamente sus parámetros de proceso con Industrial IoT con la visión de democratizar la eficiencia de sus procesos basados en sensores para las industrias y también proporcionar distribuciones distribuidas en toda la planta. y soluciones de detección simultánea para la toma de decisiones basada en datos. Esto es difícil usando soluciones de detección convencionales.
Este sensor se encuentra actualmente en pruebas de campo en varias aplicaciones industriales, incluido el monitoreo de la temperatura de la camisa de enfriamiento del molde durante el proceso de fabricación de acero, así como para las mediciones de temperatura de la pared del horno en el proceso petroquímico, industrias de fabricación de vidrio.
P. Cuéntenos acerca de sus “Sensores de guía de ondas ultrasónicos”, ¿cuál es la tecnología detrás de ellos?
El sensor de guía de ondas ultrasónico puede ser de diferentes secciones transversales como alambre, varilla, tira seleccionables en función del acceso para la guía de ondas, diferentes materiales ya sea metales o cerámica y es configurable para diferentes aplicaciones de medición, incluido el ajuste de la distribución especial de los sensores.
El principio es que una onda ultrasónica se excita y viaja junto con el grosor de la guía de ondas. Al rastrear la interacción de las ondas ultrasónicas que se propagan con discontinuidades geométricas diseñadas intencionalmente (curvas, muescas, etc.) y al rastrear el cambio en el tiempo de vuelo y la frecuencia, la atenuación, el cambio en la amplitud de la señal ultrasónica reflejada de espaciados apropiadamente reflectores (curvas, muescas, etc.) se extrae la información localizada sobre el medio circundante (por ejemplo, temperatura).
En general, los sensores de guías de ondas ultrasónicas miden los cambios en la velocidad de la guía de ondas debido a las variaciones en las propiedades del material (α, E, G y ρ) que surgen de los cambios en el medio circundante, como temperatura, humedad, etc. El cambio en el tiempo de El vuelo, el cambio de velocidad, el cambio de fase de las ondas ultrasónicas en comparación con las señales de temperatura ambiente, ayudan a medir los cambios de temperatura y otras propiedades (reología) en los medios circundantes.
P. ¿Qué ventajas tienen los sensores de guía de ondas ultrasónica sobre los sensores convencionales?
Muchos procesos industriales operan a temperaturas muy altas. Por ejemplo, la refinación de petróleo crudo y la generación de electricidad requieren niveles de temperatura que superan varios cientos de grados Celsius. Los sensores convencionales, como termopares, RTD y sensores de nivel, tienen problemas de precisión debido a la deriva del sensor durante su funcionamiento a largo plazo.
Los termopares, en particular, cuando se usan a temperaturas elevadas en ambientes hostiles son propensos a fallas mecánicas de la unión. Además, los termopares pueden proporcionar temperatura local solo en una única región de interés. Mientras que los sensores de guía de ondas ultrasónicos son más robustos ya que utilizamos el mismo material de cable de termopar (por ejemplo: Kanthal, Chromel, acero inoxidable, etc.) se utiliza como nuestra guía de ondas y no tiene ninguna unión que fallar. Además, este sensor ocupa menos espacio y puede diseñarse para diferentes configuraciones como helicoidales, espirales, múltiples curvas, etc. El uso de múltiples sensores en la misma guía de ondas para detección distribuida en un amplio rango de temperatura (30 ° C -1400 ° C) y medición de múltiples parámetros (ej.: nivel, temperatura y reología) de usar un solo sensor de guía de ondas proporciona una ventaja a nuestros sensores de guía de ondas ultrasónica en comparación con los sensores convencionales.
Las guías de ondas guían la onda ultrasónica desde la electrónica del sensor a la región de medición de interés, mientras mantienen la electrónica del sensor (transductor) lejos de los entornos hostiles e inaccesibles remotos como se muestra a continuación.
Además, el sensor de guía de ondas propuesto es muy robusto y puede adaptarse a entornos industriales complejos para realizar mediciones más versátiles y redundantes de temperatura, reología y nivel de fluido en recintos críticos. La medición de temperatura distribuida es difícil con termopares convencionales debido a su capacidad para medir la medición de un solo punto y resistir la restricción de tamaño de un entorno hostil. El sensor de guía de ondas basado en onda guiada proporciona una solución confiable, estable y rentable para mediciones de interfaz / procesos precisos.
P. ¿Puede un solo sensor medir múltiples parámetros como temperatura, viscosidad, densidad, etc.? ¿Cómo se hace posible?
Durante mi investigación, fundamos los modos fundamentales de onda guiada Longitudinal L (0,1), Torsional T (0,1) y Flexural (1,1) que se pueden transmitir / recibir simultáneamente utilizando un solo sensor de guía de ondas donde viaja cada modo de onda a una velocidad diferente y sensible a diferentes desplazamientos / propiedades.
Por ejemplo, el modo de onda longitudinal (sensible al desplazamiento axial) se puede utilizar para la medición de temperatura, el modo de onda torsional (sensible al desplazamiento angular) se puede utilizar para la medición de reología (viscosidad / densidad / temperatura) y el modo de onda de flexión(Sensible al desplazamiento fuera del plano) se puede utilizar para la medición de nivel. Al rastrear el cambio en la atenuación y el cambio de fase y el cambio de frecuencia de estos modos de onda (longitudinal, flexural y torsional), podemos monitorear las propiedades del medio circundante. Esta tecnología patentada se prueba en un entorno industrial para medir simultáneamente la temperatura y la viscosidad de las resinas a altas temperaturas utilizando un solo sensor de guía de ondas. Estas guías de ondas se pueden diseñar a medida para una aplicación específica en la industria y también se pueden diseñar en diferentes secciones transversales.
P. ¿Qué tipo de sensores ofrece XYMA para industrias pesadas y de procesos?
XYMA Analytics desarrolla plataformas novedosas basadas en tecnología de sensores para IoT industrial con la visión de democratizar la eficiencia de los procesos basados en sensores para las industrias y también proporcionar soluciones de detección simultáneas y distribuidas en toda la planta para la toma de decisiones basada en datos. Nuestros productos de tecnología patentada, PoRTS (sensores portátiles de reología y temperatura) y uTMS (sistema de medición de temperatura multipunto) se centran en impulsar la productividad de las industrias aumentando la eficiencia del proceso y reduciendo las oportunidades de error manual y mejorando la vida útil del producto.
P. ¿Todas las soluciones de sensores son fabricadas por la propia XYMA Analytics? Cuéntenos sobre su proceso de fabricación y cadena de suministro
Los sensores XYMA se personalizan y diseñan internamente para una amplia gama de temperaturas. Desarrollamos un sensor de guía de ondas en función de su rango de temperatura y el entorno donde se requiere la detección. Además, la selección del material de la guía de ondas, el tamaño, la longitud y la cantidad de sensores diseñados depende principalmente de los requisitos previos del cliente y del entorno de aplicación.
Contamos con una instalación de fabricación de última generación y, pronto, planeamos ampliar nuestras instalaciones actuales de I + D / calibración para cumplir con todos los requisitos de prueba de los clientes. Siempre mantenemos los valores de QHSE (Calidad, Salud, Seguridad y Medio Ambiente) al máximo durante la fabricación, la instalación y el servicio posventa con la ayuda de jóvenes ingenieros completamente dedicados. En cada etapa de nuestro proceso de cadena de suministro, tenemos KPI (indicadores clave de rendimiento) bien definidos para garantizar que el proceso coincida con nuestros valores fundamentales. Dado que la tecnología se desarrolló a partir del equipo XYMA, desarrollamos nuestros datos maestros para todas las entidades para garantizar la confiabilidad de nuestros productos. Siempre nos aseguramos de cumplir también con todos los requisitos de calidad del cliente. Todos nuestros proveedores se someten a un proceso de evaluación técnica para asegurar la fiabilidad y calidad de los artículos suministrados.Para la mejora del producto, también tenemos un sistema de comentarios de los clientes.
Q. XYMA Analytics también proporciona conectividad IIoT y análisis de datos. ¿Qué soluciones inalámbricas y plataformas de IoT utiliza?
Los productos XYMA-IoT (XIoT) son actualmente tecnología de red de área amplia de largo alcance (LoRaWan) de bajo consumo, además de MQTT como protocolos de comunicación estándar con computación y visualización de borde, para automatizar y optimizar el flujo del proceso a través de algoritmos de autoajuste implementados en el borde. Para la aplicación de estos protocolos estándar, se han implementado plataformas de IoT como Arduino, raspberry pi, Semtech (LoRa) y pensadores de IA junto con una interfaz mutua con dos o más plataformas (interfaz Arduino y Python) para el análisis y la transferencia de datos. Otras técnicas de optimización como el protocolo HART y Modbus se utilizan para otros requisitos industriales. Estas soluciones de comunicación inalámbrica de un extremo a otro se han utilizado para mejorar la conectividad en la condición actual o como parte integrada de soluciones patentadas para diversas aplicaciones industriales.
P. ¿Quiénes se benefician actualmente de estos sensores de guía de ondas ultrasónicos y cómo? ¿Puede darnos un ejemplo / estudio de caso?
Una amplia gama de industrias que incluyen (a) Industrias manufactureras que involucran metales, hornos de horno, etc. (b) Industrias de proceso como refinerías, industrias químicas, industrias de fertilizantes para mejorar la vida útil de los componentes de alta temperatura, así como la eficiencia y robustez de las industrias. (c) Para industrias como la de reactores reproductores rápidos donde la obtención de imágenes y mediciones bajo el metal líquido es un desafío (d) Industrias de almacenamiento con temperatura controlada. (e) Industrias de polímeros para el control del curado, incluidas las aeroespaciales, compuestas, etc.
Ciertamente, hay bastantes casos en los que nuestros sensores ayudaron a la industria de procesos a optimizar su eficiencia e identificar el curado de su producto. Por ejemplo, la supervisión continua del curado por temperatura de los compuestos utilizados en la industria aeronáutica sigue siendo un desafío. Hemos incorporado nuestros sensores de guía de ondas durante la fabricación de los compuestos y los hemos monitoreado continuamente hasta que se completa el curado. Utilizando los datos de temperatura y curado proporcionados por nuestro sensor, los fabricantes pueden mejorar la vida útil del producto y la eficiencia del proceso en un 50-70%.
Otro ejemplo de esta tecnología revolucionaria que ayudó a prevenir fallas de productos de la industria manufacturera líder es midiendo la temperatura distribuida de su horno durante su proceso. La medición de temperatura distribuida es difícil con termopares convencionales debido a su capacidad para medir una medición de un solo punto y resistir la restricción de tamaño de un entorno hostil. Nuestro sensor de guía de ondas puede realizar mediciones manteniendo la región del sensor en un entorno hostil y operando desde una ubicación remota y también los sensores de guía de ondas pueden realizar mediciones de temperatura distribuidas en múltiples ubicaciones. La restricción de geometría (ranura de 1,5 mm) para insertar múltiples termopares también se aborda mediante el uso de una única guía de ondas (1 mm) con múltiples sensores.
P. Aparte de XYMA Analytics, ¿quiénes son los otros actores de la industria que brindan soluciones utilizando sensores de guía de ondas ultrasónica?
Hasta donde sabemos, XYMA es la única industria que proporciona técnicas de detección de guías de ondas guiadas basadas en ondas para mediciones de procesos en las industrias. Hay industrias bien establecidas como ABB, Honeywell, Omega y Emerson que están involucradas en el negocio de medición de procesos, pero IIoT habilitó la detección de guías de onda con análisis de datos para hacer que XYMA sea diferente de los actores existentes en el mercado en términos de tecnología y soluciones proporcionadas.. La ventaja clave de los sensores de guía de ondas son robustos y tienen una huella más pequeña, capaces de detección multipunto y multiparámetro en un amplio rango de temperatura.
P. ¿Cómo ve a las industrias en India adaptando IIoT? ¿Cuáles son los obstáculos?
En las últimas décadas, el IoT se ha transformado de ser el 'Internet de las cosas' a la 'Inteligencia de las cosas'. En las industrias, IoT se utiliza para maximizar la eficiencia para mejorar las condiciones de salud y seguridad, reducir el tiempo de inactividad y también proporcionar un producto personalizado. El principal obstáculo con respecto a IoT es la menor conciencia entre las industrias de la India sobre su uso e inteligencia, que puede ayudar a mejorar la eficiencia operativa para las industrias en general, ayudándolas a mejorar el monitoreo y aumentar la seguridad y la precisión.
El principal desafío en las industrias indias son el almacenamiento de datos y los problemas de propiedad, el conflicto en los estándares seguidos por cada industria, los problemas de seguridad de los datos, la falta de personal capacitado en la planta y la restricción de Internet dentro de la planta, el acceso y la integración de IoT en su tablero etc.
Llevar la innovación del laboratorio a la industria no es un trabajo fácil para ninguna startup. El producto debe ser robusto, certificado y confiable con alta precisión. Estos son algunos de los principales desafíos de la industria india.
P. Cuéntenos sobre su equipo y lugar de trabajo
XYMA tiene un equipo fuerte y talentoso de ingenieros jóvenes con experiencia industrial y de investigación de instituciones eminentes como IIT, NIT, laboratorios CSIR y multinacionales, etc. Este grupo de jóvenes científicos ayuda a XYMA a desarrollar sus productos autóctonos que son lo suficientemente competitivos y robustos para competir con grandes actores de la industria.
Además, mis co-fundadores, el Prof. Krishnan Balasubramanian y el Prof. Prabhu Rajagopal, son pioneros en el campo de los ultrasonidos y las ECM. Me han guiado, motivado y asesorado para hacer realidad XYMA y utilizar XIoT para abordar problemas industriales. El Prof. Krishnan Balasubramanian es actualmente el Jefe del Centro de Evaluación No Destructiva (CNDE) y Profesor Titular del Departamento de Ingeniería Mecánica del Instituto Indio de Tecnología de Madrás. Ha estado involucrado en el campo de la evaluación no destructiva durante más de 30 años con aplicaciones en los campos de mantenimiento, aseguramiento de la calidad, fabricación y diseño. Tiene más de 300 publicaciones técnicas. Sus áreas de interés incluyen evaluación no destructiva, fabricación inteligente y monitoreo en proceso, monitoreo de salud estructural y análisis de datos aplicados.El Prof. Prabhu Rajagopal ha estado involucrado en el campo de la evaluación no destructiva durante casi 20 años. Tiene experiencia en transductores de alta temperatura y ultrasonidos guiados por funciones. Sus áreas de interés incluyen ondas guiadas por características (FGW), lentes de metamaterial, el sensor basado en guías de ondas para el monitoreo de condición / curado y ECM usando robótica.
El ecosistema de células de incubación de IIT Madrás nos ayudó de tal manera que pudimos comenzar desde el laboratorio. Usamos las mejores instalaciones de su clase para construir y probar sus productos. IIT-M ayudó a XYMA a llevar el producto a la industria, lo que lo lleva una milla por delante.
P. ¿Cuáles son los planes futuros de XYMA Analytics y cómo ve el mercado?
India es una pequeña porción del mercado global donde actualmente hemos implementado nuestros productos. Nuestra expansión también implicará la colaboración con centros de investigación y universidades de todo el mundo para impulsar la I + D en nuestros futuros sensores XIoT basados en IA para la optimización de procesos. Esto ayuda a realizar un monitoreo inteligente de activos para realizar una evaluación de riesgos y una predicción de vida estimada para mejorar la seguridad y la eficiencia en las industrias principales. XYMA se centra en implementar nuestras soluciones patentadas de alta gama en los mercados mundiales de petróleo y gas, industrias de fabricación y llevar la tecnología central autóctona construida en India al resto del mundo.