¿Por qué las PC industriales sólidas están reemplazando a las computadoras de fábrica tradicionales?

El panorama industrial moderno ha experimentado una transformación significativa con énfasis en la integración de tecnología inteligente, lo que ha requerido una nueva clase de hardware informático capaz de operar de manera confiable en entornos desafiantes. En la mayoría de los casos, estas duras condiciones son temperaturas extremas, golpes, vibraciones, polvo, agua y humedad.

Los informes han demostrado que más del 85 por ciento de las computadoras de oficina no podrían permanecer operativas bajo los niveles típicos de vibración de fábrica. El calor excesivo en un espacio industrial es otro problema clave, donde el mismo estudio encontró que el 78 por ciento de las PC de consumo se sobrecalentaron más allá de su clasificación cuando se expusieron al calor a nivel de fábrica. Incluso en pruebas de choque a 15 gramos de fuerza, la mayoría de las PC estándar sufrieron desprendimiento de componentes internos y daños físicos. Esto condujo a una degradación acelerada de los componentes.

Todos estos problemas con el hardware informático tradicional tienen consecuencias mucho más graves para las industrias de todos los sectores. En la fabricación, estos problemas pueden provocar tiempo de inactividad y comprometer la integridad operativa. Las industrias han informado que el tiempo de inactividad no planificado no solo puede detener las ganancias de una organización, sino también hacer que esas inversiones incurran en costos. A veces, el costo puede superar los $100,000 por hora para los grandes fabricantes en industrias de alto rendimiento.

Si bien los sistemas informáticos de grado comercial están diseñados para entornos domésticos/de oficina, funcionan mal en las fábricas donde las condiciones están lejos de estar controladas. Existe una incompatibilidad inherente entre los objetivos de la Industria 4.0 y los sistemas informáticos tradicionales.

PC industriales resistentes diseñadas para operaciones de campo

Las PC industriales resistentes están construidas con una combinación de potencia informática moderna y componentes reforzados que pueden tolerar condiciones extremas. Cuentan con un diseño mecánico sólido, que a menudo incorpora chasis sellado y soporte interno para proteger los componentes de golpes y vibraciones constantes. Esto se logra mediante la integración de soportes de aislamiento de vibraciones y amortiguadores, por lo que incluso si se instala en maquinaria pesada, la PC sigue funcionando.

Su capacidad para operar en un amplio rango de temperatura de funcionamiento se logra tanto a través de la selección de componentes como del diseño térmico. Es importante destacar que los fabricantes de PC industriales utilizan componentes de grado industrial (como CPU, memoria, capacitores) que admiten clasificaciones de temperatura de hasta 70 °C. Otro factor para la operatividad en tales temperaturas es la optimización del gabinete y los sistemas de refrigeración. Muchas PC sólidas tienen un diseño sin ventilador que utiliza un chasis de disipador térmico de aluminio con aletas para disipar el calor.

Figura 1: La PC industrial Pi PPC-CM4-070-D de Chipsee admite una potencia de entrada de hasta 36 V y funciona de manera confiable a 60 °C. (Fuente de la imagen: Chipsee)

Además de su clasificación IP65/66 de resistencia al polvo y al agua, las PC industriales vienen con diseños de entrada de energía que manejan condiciones de energía poco confiables en sitios industriales. Muchos de estos dispositivos informáticos funcionan de forma segura en un amplio rango de voltaje de entrada de CC. La supresión de sobretensiones y los filtros incorporados protegen contra sobretensiones y transitorios eléctricos. Además, estas PC están endurecidas contra interferencias electromagnéticas.

Beneficios estratégicos de las PC industriales

Las partes interesadas siempre tienen como objetivo minimizar los costos operativos de una planta industrial mientras maximizan la productividad y las ganancias. Esto se convierte en un factor clave para el cambio hacia PC industriales resistentes, ya que existe la necesidad de un tiempo de actividad máximo. Como se señaló anteriormente, cada minuto de tiempo de inactividad puede ser costoso para los operadores de la industria, contribuyendo con miles de millones de dólares en pérdidas cada año debido a fallas en los equipos.

Si bien todas las máquinas pueden fallar por muchas razones, las PC industriales aún se benefician de su diseño para minimizar el impacto cuando se producen fallas. Muchos de estos dispositivos informáticos admiten monitoreo y diagnóstico remotos. También vienen con componentes intercambiables en caliente (como unidades y fuentes de alimentación) e incluso redundancia en algunos modelos de gama alta. Este diseño de alta confiabilidad y capacidad de mantenimiento garantiza que los problemas se puedan solucionar más rápido cuando surjan.

Figura 2: El PC box VL3 UPC 1110 de Phoenix Contact utiliza una carcasa externa de aluminio con soporte de montaje en riel DIN. (Fuente de la imagen: Phoenix Contact)

En grandes instalaciones industriales, se necesitan cientos de dispositivos informáticos. Si bien las PC industriales tienen un precio de compra inicial más alto, su costo total de propiedad durante su vida útil es significativamente menor en comparación con las PC comerciales. Las PC industriales están diseñadas para una larga duración, que a menudo oscila entre 8 y 10 años o, en algunos casos, incluso más. Más allá de sus beneficios físicos, las PC industriales cuentan con controles de ciberseguridad que cumplen con estándares como IEC 62443. Esto se debe al hecho de que el aumento de la conectividad expone estos sistemas industriales a amenazas cibernéticas que explotan vulnerabilidades comunes.

En general, las PC resistentes son una combinación de innovaciones de ingeniería, desde exteriores endurecidos hasta diseños internos y componentes de servicio pesado. Todo esto conduce al único objetivo de operaciones confiables y continuas. Esta resistencia fundamental es la razón por la que están reemplazando a las PC tradicionales en las fábricas y plantas industriales.