A ascensão da Internet das Coisas (IoT) levou a evolução dos sensores a um nível completamente diferente. Os sensores são parte integrante de qualquer empresa de engenharia que trabalhe na plataforma IoT. Vários setores e organizações usam diferentes tipos de sensores IoT, como sensores de temperatura, sensores de proximidade, sensores de qualidade da água, etc. de acordo com seus requisitos. Fundada em 2019, a XYMA Analytics oferece uma plataforma analítica completa com base em IoT Industrial para fornecer monitoramento de processo inteligente.
Usar sensores ultrassônicos avançados de guia de onda para os ambientes mais adversos foi a ideia principal que convenceu a equipe de engenheiros bem qualificados a abrir uma empresa. Hoje, a empresa se orgulha de construir sensores inteligentes para aumentar a eficiência operacional e oferecer mais do que apenas medições. Curiosos para saber mais sobre a empresa, equipe, estilo de trabalho, soluções de problemas e planos futuros, fizemos algumas perguntas ao Dr. Nishanth Raja. Leia para saber o que ele tem a dizer!
O Dr. Nishanth Raja é o CEO da XYMA Analytics - uma empresa incubada do IIT Madras e um spin-out do Centro de avaliação não destrutiva. Ele foi Pesquisador Sênior no Instituto de Pesquisa de Controle de Fluidos, Palakkad em Kerala e mais tarde ingressou como oficial de projetos no Centro de Avaliação Não Destrutiva (CNDE) - IIT Madras e recebeu seu Ph.D. da Anna University. Ele também trabalhou em vários projetos relacionados à indústria na área de medições de temperatura e fluxo baseadas em guia de ondas ultrassônicas e possui uma vasta experiência industrial.
P. O que o inspirou a iniciar o XYMA Analytics? Que problemas a empresa pretende resolver?
O XYMA Analytics é o resultado do profundo interesse despertado por indústrias do setor de petróleo e gás, manufatura e aeroespacial. Durante meu período de pesquisa no Center for NDE, estive envolvido no desenvolvimento de sensores ultrassônicos de guia de onda baseados em ondas guiadas para ambientes perigosos / hostis em indústrias de processo; o desafio era resolver seus pontos fracos. A medição dos parâmetros do processo é vital nas indústrias de processamento e manufatura, onde nossa tecnologia de detecção baseada em guia de ondas os ajudou a medir em regiões hostis e inacessíveis de maneira distribuída. Observamos que existe uma grande demanda por tecnologias de sensoriamento nas indústrias. Foi nesse ponto que decidimos incorporar o XYMA Analytics como uma start-up que poderia fornecer soluções de detecção para as indústriaspara aumentar a eficiência do processo e melhorar a vida útil do produto.
XYMA Analytics aborda problemas com sensores de processo convencionais com sua nova tecnologia de sensor baseado em guia de onda ultrassônica que ajuda as indústrias a monitorar continuamente seus parâmetros de processo com IoT industrial com uma visão de democratizar a eficiência do processo baseado em sensor para indústrias e também fornecer distribuição em toda a fábrica e soluções de sensoriamento simultâneo para tomada de decisão baseada em dados. Isso é difícil usando soluções de detecção convencionais.
Este sensor está atualmente em testes de campo em várias aplicações industriais, incluindo monitoramento da temperatura da camisa de resfriamento do molde durante o processo de fabricação do aço, bem como para medições de temperatura da parede do forno no processo petroquímico, indústrias de fabricação de vidro.
P. Conte-nos sobre seus “Sensores de guia de ondas ultrassônicos”, qual é a tecnologia por trás deles?
O sensor ultrassônico de guia de onda pode ser de diferentes seções transversais, como fio, haste, faixa selecionável com base no acesso para o guia de onda, diferentes materiais, metais ou cerâmicas, e é configurável para diferentes aplicações de medição, incluindo ajuste de distribuição especial dos sensores.
O princípio é que uma onda ultrassônica é excitada e se propaga junto com a espessura do guia de ondas. Traçando a interação das ondas ultrassônicas de propagação com descontinuidades geométricas projetadas intencionalmente (curvas, entalhes e assim por diante) e acompanhando a mudança no tempo de vôo e frequência, atenuação, mudança na amplitude do sinal ultrassônico refletido de espaçamento apropriado re fl etores (curvas, entalhes e assim por diante), a informação localizada no meio circundante é extraída (por exemplo, temperatura).
Em geral, os sensores ultrassônicos de guia de onda medem mudanças na velocidade do guia de onda devido às variações em suas propriedades de material (α, E, G e ρ) decorrentes das mudanças no meio circundante, como temperatura, umidade, etc. A mudança no tempo de voo, mudança na velocidade, mudança de fase das ondas ultrassônicas em comparação com os sinais de temperatura ambiente, ajudam a medir as mudanças na temperatura e outras propriedades (reologia) na mídia circundante.
P. Como os sensores ultrassônicos de guia de ondas são vantajosos em relação aos sensores convencionais?
Muitos processos industriais operam em temperaturas muito altas. Por exemplo, o refino de petróleo bruto e a geração de eletricidade requerem níveis de temperatura que excedem várias centenas de graus Celsius. Sensores convencionais, como termopares, RTD e sensores de nível, apresentam problemas de precisão devido ao desvio do sensor durante sua operação de longo prazo.
Termopares, em particular, quando usados em temperaturas elevadas em ambientes hostis, estão sujeitos a falha mecânica da junção. Além disso, os termopares podem fornecer temperatura local apenas em uma única região de interesse. Considerando que os sensores ultrassônicos de guia de onda são mais robustos, pois usamos o mesmo material de fio termopar (por exemplo: Kanthal, Chromel, aço inoxidável, etc.) é usado como nosso guia de onda e não tem nenhuma junção para falhar. Além disso, este sensor tem uma pegada menor e pode ser projetado para diferentes configurações, como helicoidal, espiral, múltiplas curvas, etc. O uso de vários sensores no mesmo guia de onda para detecção distribuída em uma ampla faixa de temperatura (30 ° C -1400 ° C) e medição de múltiplos parâmetros (por exemplo: Nível, Temperatura e Reologia) de usar um único sensor de guia de onda oferece uma vantagem aos nossos sensores de guia de onda ultrassônico quando comparados aos sensores convencionais.
Os guias de ondas guiam a onda ultrassônica dos componentes eletrônicos do sensor para a região de medição de interesse, enquanto seguram os componentes eletrônicos do sensor (transdutor) com segurança longe de ambientes hostis e remotos inacessíveis, conforme mostrado abaixo.
Além disso, o sensor de guia de onda proposto é muito robusto e pode se adaptar a ambientes industriais complexos para medições mais versáteis e redundantes de temperatura, reologia e nível de fluido em gabinetes críticos. A medição distribuída da temperatura é difícil usando termopares convencionais devido à sua capacidade de medir a medição de um único ponto e suportar a restrição de tamanho de ambiente hostil. O sensor de guia de onda baseado em onda guiada fornece uma solução confiável, estável e econômica para medições de interface / processos precisas.
P. Um único sensor pode medir vários parâmetros como temperatura, viscosidade, densidade, etc.? Como isso é possível?
Durante minha pesquisa, fundamos os modos de onda guiada fundamental Longitudinal L (0,1), Torsional T (0,1) e Flexural (1,1) podem ser transmitidos / recebidos simultaneamente usando um único sensor de guia de onda onde cada modo de onda viaja em uma velocidade diferente e sensível a diferentes deslocamentos / propriedades.
Por exemplo, o modo de onda longitudinal (Sensível ao deslocamento axial) pode ser usado para medição de temperatura, o modo de onda de torção (Sensível ao deslocamento angular) pode ser usado para medição de reologia (Viscosidade / Densidade / Temperatura) e o modo de onda flexural(Sensível ao deslocamento fora do plano) pode ser usado para medição de nível. Ao rastrear a mudança na atenuação e mudança de fase e mudança de frequência desses modos de onda (Longitudinal, Flexural e Torcional), podemos monitorar as propriedades do meio circundante. Esta tecnologia patenteada é testada em um ambiente industrial para medir simultaneamente a temperatura e a viscosidade das resinas em altas temperaturas usando um único sensor de guia de onda. Esses guias de onda podem ser projetados de forma personalizada para uma aplicação específica na indústria e também podem ser projetados em diferentes seções transversais.
P. Que tipo de sensores são oferecidos pela XYMA para Indústrias Pesadas e Indústrias de Processo?
A XYMA Analytics desenvolve novas plataformas baseadas em tecnologia de sensor para IoT Industrial com uma visão de democratizar a eficiência do processo baseado em sensor para as indústrias e também fornecer soluções de sensoriamento simultâneas e distribuídas em toda a fábrica para a tomada de decisão baseada em dados. Nossos produtos de tecnologia patenteada, PoRTS (sensores portáteis de reologia e temperatura) e uTMS (sistema de medição de temperatura multiponto) se concentram em aumentar a produtividade das indústrias, aumentando a eficiência do processo e reduzindo as oportunidades de erro manual e melhorando a vida útil do produto.
P. Todas as soluções de sensores são fabricadas pela própria XYMA Analytics? Conte-nos sobre seu processo de fabricação e cadeia de suprimentos
Os sensores XYMA são personalizados e projetados internamente para uma ampla gama de temperaturas. Desenvolvemos um sensor de guia de ondas com base na faixa de temperatura e no ambiente onde a detecção é necessária. Além disso, a seleção do material do guia de ondas, tamanho, comprimento e número de sensores projetados depende principalmente dos pré-requisitos do cliente e do ambiente de aplicação.
Temos uma fábrica de última geração e, em breve, planejamos expandir nossas atuais instalações de P&D / calibração para atender a todos os requisitos de teste do cliente. Sempre mantemos os valores de QHSE (Qualidade, Saúde, Segurança e Meio Ambiente) no máximo durante a fabricação, instalação e serviço pós-venda com a ajuda de jovens engenheiros totalmente dedicados. Em cada fase do nosso processo de cadeia de abastecimento, temos KPI's (indicadores chave de desempenho) bem definidos para garantir o processo que corresponde aos nossos valores essenciais. Uma vez que a tecnologia é desenvolvida a partir da equipe XYMA, desenvolvemos nossos dados mestres para todas as entidades para garantir a confiabilidade de nossos produtos. Sempre garantimos o cumprimento de todos os requisitos de qualidade do cliente. Todos os nossos fornecedores passam por um processo de avaliação técnica para garantir a confiabilidade e qualidade dos itens fornecidos.Para melhoria do produto, também temos um sistema de feedback do cliente.
Q. XYMA Analytics também fornece conectividade IIoT e análise de dados. Quais soluções sem fio e plataformas IoT você usa?
Os produtos XYMA-IoT (XIoT) são atualmente tecnologia de rede de longa distância de baixo consumo de energia (LoRaWan), além de MQTT como protocolos de comunicação padrão com computação e visualização de ponta, para automatizar e otimizar o fluxo do processo por meio de algoritmos de autoajuste implantados de ponta. Para a aplicação desses protocolos padrão, plataformas IoT como Arduino, raspberry pi, Semtech (LoRa) e pensadores AI são usadas junto com a interface mútua com duas ou mais plataformas (interface Arduino e Python) para análise e transferência de dados. Outras técnicas de otimização, como protocolo HART e Modbus, são usadas para outros requisitos industriais. Essas soluções de comunicação sem fio ponta a ponta têm sido usados para melhorar a conectividade nas condições atuais ou como parte integrante de soluções proprietárias para várias aplicações industriais.
P. Quem está atualmente sendo beneficiado por esses sensores ultrassônicos de guia de ondas e como? Você pode nos dar um exemplo / estudo de caso?
Uma ampla gama de indústrias, incluindo (a) Indústrias de manufatura envolvendo metais, fornos de forno, etc. (b) Indústrias de processo, como refinarias, indústrias químicas, indústrias de fertilizantes para melhorar a vida útil dos componentes de alta temperatura, bem como a eficiência e robustez das indústrias. (c) Para indústrias como reator reprodutor rápido, onde imagens e medições sob o metal líquido são um desafio (d) Indústrias de armazenamento com temperatura controlada. (e) Indústrias de polímeros para monitoramento de cura, incluindo aeroespacial, compósitos, etc.
Certamente, existem alguns casos em que nossos sensores ajudaram a indústria de processos a otimizar sua eficiência e identificar a cura de seus produtos. Por exemplo, o monitoramento contínuo da cura por temperatura de compósitos usados em indústrias de aeronaves continua sendo um desafio. Incorporamos nossos sensores de guia de ondas durante a fabricação dos compósitos e monitoramos continuamente até que a cura seja concluída. Usando os dados de temperatura e cura fornecidos por nosso sensor, os fabricantes podem aumentar a vida útil do produto e a eficiência do processo em 50-70%.
Outro exemplo dessa tecnologia revolucionária que auxiliou na prevenção da falha do produto da principal indústria de manufatura é medindo a temperatura distribuída de seu forno durante seu processo. A medição distribuída da temperatura é difícil usando termopares convencionais devido à sua capacidade de medir a medição de um único ponto e suportar a restrição de tamanho de ambiente hostil. Nosso sensor de guia de onda pode fazer medições mantendo a região do sensor em um ambiente hostil e operando-o de um local remoto e também os sensores de guia de onda podem fazer medições de temperatura distribuídas em vários locais. A restrição de geometria (slot de 1,5 mm) para inserir vários termopares também é abordada usando um único guia de onda (1 mm) com vários sensores.
P. Além do XYMA Analytics, quem são os outros participantes do setor que fornecem soluções usando sensores ultrassônicos de guia de ondas?
Até onde sabemos, a XYMA é a única indústria que fornece técnicas de detecção de guia de ondas guiadas para medições de processo nas indústrias. Existem setores bem estabelecidos, como ABB, Honeywell, Omega e Emerson que estão envolvidos no negócio de medição de processos, mas o sensor de guia de onda habilitado para IIoT com análise de dados para tornar o XYMA diferente dos participantes existentes no mercado em termos de tecnologia e soluções fornecidas. A principal vantagem dos sensores de guia de ondas são robustos e ocupam menos espaço, capazes de detecção multiponto e multiparâmetro em uma ampla faixa de temperatura.
P. Como você vê as indústrias na Índia adaptando a IIoT? Quais são os obstáculos?
Nas últimas décadas, a IoT se transformou de 'Internet das coisas' em 'Inteligência das coisas'. Nas indústrias, a IoT é usada para maximizar a eficiência para atualizar as condições de saúde e segurança, reduzir o tempo de inatividade e também fornecer um produto personalizado. O principal obstáculo em relação à IoT é a menor conscientização entre os setores da Índia sobre seu uso e inteligência, o que pode ajudar a melhorar a eficiência operacional dos setores em geral, ajudando-os a aprimorar o monitoramento e aumentar a segurança e a precisão.
O principal desafio nas indústrias indianas é o armazenamento de dados e problemas de propriedade, conflito em padrões seguidos por cada indústria, problemas de segurança de dados, falta de pessoal qualificado na fábrica e restrição à Internet dentro da fábrica, acesso e integração de IoT ao seu painel, etc.
Levar a inovação do laboratório para a indústria não é uma tarefa fácil para qualquer startup. O produto deve ser robusto, certificado e confiável com alta precisão. Esses são alguns dos maiores desafios da indústria indiana.
P. Conte-nos sobre sua equipe e local de trabalho
XYMA tem uma equipe forte e talentosa de jovens engenheiros com experiência industrial e de pesquisa de instituições eminentes como IITs, NITs, laboratórios CSIR e MNCs, etc. Este grupo de jovens cientistas ajuda a XYMA a desenvolver seus produtos nativos que são competitivos e robustos o suficiente para competir com grandes participantes da indústria.
Além disso, meus co-fundadores Prof. Krishnan Balasubramanian e Prof. Prabhu Rajagopal são pioneiros no campo de ultrassom e NDE. Eles me orientaram, motivaram e foram mentores para tornar o XYMA uma realidade e usar o XIoT para lidar com problemas industriais. O Prof. Krishnan Balasubramanian é atualmente o Chefe do Centro de Avaliação Não Destrutiva (CNDE) e Professor Titular do Departamento de Engenharia Mecânica do Instituto Indiano de Tecnologia de Madras. Ele está envolvido na área de avaliação não destrutiva há mais de 30 anos, com aplicações nas áreas de manutenção, garantia de qualidade, fabricação e design. Ele tem mais de 300 publicações técnicas. Suas áreas de interesse incluem avaliação não destrutiva, manufatura inteligente e monitoramento em processo, monitoramento de integridade estrutural e análise de dados aplicada.O Prof. Prabhu Rajagopal está envolvido no campo da avaliação não destrutiva há quase 20 anos. Ele tem experiência em transdutores de alta temperatura e ultrassônicos guiados por recursos. Suas áreas de interesse incluem ondas guiadas por recursos (FGWs), lentes de meta-materiais, o sensor baseado em guia de ondas para monitoramento de condição / cura e NDE usando robótica.
O ecossistema de células de incubação IIT madras nos apoiou de tal forma que pudemos começar logo do laboratório. Usamos as melhores instalações da classe para construir e testar seus produtos. O IIT-M ajudou a XYMA a levar o produto para a indústria, o que leva você a quilômetros de distância.
P. Quais são os planos futuros para o XYMA Analytics e como você vê o mercado?
A Índia é uma pequena parte do mercado global onde atualmente implantamos nossos produtos. Nossa expansão também envolverá a colaboração com centros de pesquisa e universidades em todo o mundo para impulsionar a P&D em nossos futuros sensores XIoT baseados em IA para otimização de processos. Isso ajuda a realizar o monitoramento inteligente de ativos para realizar avaliação de risco e previsão de vida útil para melhorar a segurança e a eficiência nas principais indústrias. A XYMA está focada em implantar nossas soluções patenteadas de ponta para os mercados globais de petróleo e gás, indústrias de manufatura e levar a tecnologia de núcleo local construída na Índia para o resto do mundo.