iTHERM TrustSens

¿Realmente un termómetro mide el valor correcto? Para responder a esta pregunta, los operadores de instalaciones en la industria de alimentos y ciencias de la vida deben retirar regularmente sus instrumentos de medición para calibrarlos, en casos extremos después de cada lote. Ahora, Endress+Hauser ha desarrollado con el iTHERM TrustSens un termómetro que se calibra a sí mismo continuamente durante el proceso en marcha. La innovadora tecnología de Industria 4.0 se basa en la calibración en puntos fijos, que normalmente solo se realiza en laboratorios, y utiliza el fenómeno físico de la temperatura de Curie.

“Con el iTHERM TrustSens hemos dado un verdadero paso evolutivo en la tecnología de medición de temperatura”, dice Marc Stahl, Gerente de Producto Global de Termómetros en Endress+Hauser Wetzer GmbH+Co. KG, el centro de competencia del grupo empresarial para tecnología de medición de temperatura y componentes de sistema. En la industria de alimentos y ciencias de la vida, la temperatura es el parámetro que más influye en la calidad del producto. Solo con la temperatura correcta, por ejemplo, el aceite de cocina no se vuelve rancio al calentar, la leche permanece libre de gérmenes y las células en biorreactores para la fabricación de medicamentos pueden multiplicarse de manera óptima. Para cumplir con las directrices GMP (Buenas Prácticas de Manufactura), los termómetros deben ser recalibrados periódicamente. En grandes instalaciones, esto se realiza en cientos de puntos de medición varias veces al año o incluso semanalmente.

En una calibración, el valor mostrado por un instrumento de medición siempre se compara, en contraste con una validación, con un valor “verdadero”, una referencia externa que se puede rastrear a patrones nacionales o internacionales. Para ello, los termómetros se calibran en campo en calibradores de bloque o ruedas de calibración en comparación con termómetros de referencia, que a su vez se calibran con termómetros que se rastrean hasta los puntos fijos de la escala internacional de temperatura en laboratorio, con alta precisión. Estos son temperaturas definidas en las que las sustancias cambian su estado de agregación o fase, como el punto de congelación o el punto triple del agua. “Hemos logrado, por primera vez, integrar un punto de cambio de fase en estado sólido en un termómetro”, dice el Dr. Marc Schalles, quien investigó los fundamentos del TrustSens en la TU Ilmenau.

Para el desarrollo del principio de funcionamiento, el ingeniero utilizó el fenómeno físico de la temperatura de Curie: es una temperatura individual para cada material puro, a la cual sus propiedades magnéticas o eléctricas cambian de forma abrupta y detectable eléctricamente al alcanzarla. La temperatura de Curie siempre es constante. Por ejemplo, el hierro deja de ser atraído por un imán a partir de 768°C. Si la temperatura cae por debajo de ese valor, vuelve a cambiar. “Hemos encontrado un material cuyas propiedades cambian a temperaturas relevantes para la industria de alimentos y ciencias de la vida, y que se utilizan en procesos de limpieza o esterilización”, dice Marc Stahl.

El sensor de referencia en el TrustSens está hecho de este material especial. Está estrechamente conectado con el sensor de temperatura principal Pt100, que mide la temperatura del proceso mediante la resistencia eléctrica del platino. “Gracias a este acoplamiento térmico, se logra que ambos sensores, como en un baño de calibración, estén idealmente expuestos a la misma temperatura en todo momento”, dice Schalles. Después de cada proceso de enfriamiento desde temperaturas más altas, el Pt100 se calibra automáticamente durante el proceso: al alcanzar la temperatura de Curie y, por tanto, el punto fijo físico, el sensor de referencia emite una señal eléctrica. Si el Pt100 mide en ese momento un valor dentro de las tolerancias establecidas, se considera que ha sido calibrado con éxito, en conformidad con las directrices GMP y las reglas de la FDA, la autoridad de alimentos y medicamentos de EE. UU.

“El iTHERM TrustSens ayuda principalmente a los operadores de instalaciones a minimizar el riesgo de desviaciones de medición no detectadas del sensor Pt100”, dice Marc Stahl. Porque todos los sensores Pt100 comunes están sujetos a efectos de envejecimiento que pueden conducir a mediciones incorrectas, conocidos como deriva. Si el intervalo de recalibración establecido para el sensor, por ejemplo, es de un año y durante la recalibración manual se detecta una desviación, se debe suponer que el termómetro ya no mide correctamente desde su instalación. “Entonces, toda la producción de los últimos doce meses debe ser cuestionada”, y en el peor de los casos, incluso se pueden realizar retiradas de productos”, dice Marc Stahl.

Con el iTHERM TrustSens, los intervalos de recalibración se acortan significativamente de una sola vez y las inspecciones se vuelven más frecuentes. Normalmente, los procesos que activan recalibraciones del iTHERM TrustSens, como la esterilización por vapor, se realizan diariamente. “Esto reduce mucho el riesgo de errores no detectados durante la operación y hace que los procesos sean más transparentes”, dice Marc Stahl. Si hay una desviación fuera de las tolerancias establecidas, el dispositivo activa una alarma o muestra un mensaje de error, que también se puede ver claramente en el lugar mediante un LED. Además, el TrustSens almacena electrónicamente todos los datos de las últimas 350 calibraciones. A través de un software de gestión de activos como FieldCare de Endress+Hauser, se pueden leer estos datos y generar automáticamente certificados de calibración para auditorías, algo que en calibraciones tradicionales solo se puede hacer manualmente.

El iTHERM TrustSens lleva diez años de investigación y desarrollo. Además de Endress+Hauser Wetzer GmbH, el especialista en sensores del grupo Endress+Hauser, Innovative Sensor Technology IST AG, y la TU Ilmenau, también han estado involucrados desde el principio los operadores de instalaciones. “El impulso para esta nueva tecnología vino de la red de ciencias de la vida de Endress+Hauser. Gracias a nuestro enfoque sectorial, conocíamos muy bien los requisitos de los clientes”, dice Stahl. En un intercambio constante, se aclararon cuestiones sobre el rango de medición, el diseño o los certificados de calibración. Gracias a la colaboración de todos los involucrados, no solo se creó una tecnología innovadora, sino también un verdadero producto de Industria 4.0. “Gracias a su autocalibración en línea totalmente automática y auditada, el TrustSens permite el control de calidad en línea y la verificación continua del proceso, que son objetivos de la Industria 4.0”, dice Marc Stahl.