Société Le Nickel (SLN), parte del grupo Eramet, es el mayor productor de ferroníquel del mundo.
- El sistema antiguo era demasiado lento, lo que provocaba frecuentes disparos eléctricos debido a que la temperatura del producto era demasiado alta, lo que comprometía la calidad del producto.
- El sistema antiguo no era fácil de usar y era difícil de mantener, lo que provocaba problemas de tiempo productivo.
- La plataforma FactoryTalk® Analytics™ PavilionX™ de Rockwell Automation, una solución de control predictivo basado en modelo que controla la planta en tiempo real. La plataforma ofrece una capa de inteligencia que se sitúa sobre los sistemas de automatización y evalúa continuamente los datos operativos actuales y previstos.
- Mejora del rendimiento, mediante el uso de datos autónomos y dato en tiempo real, y la comparación de estos con los resultados deseados. El control predictivo basado en modelo establece nuevos objetivos de control en el sistema de control para reducir la variabilidad del proceso, mejorar el rendimiento y aumentar la eficiencia.
- Reducción de errores, incluida una reducción del 6% en el error de temperatura del producto y una reducción del 16.1% en la variabilidad del perfil de temperatura.
- Mejora del tiempo productivo, que aumentó del 70% al 83% con el nuevo software de Rockwell.
Caracterizado por la capacidad de resistir la corrosión a altas temperaturas y su utilidad como elemento de aleación, el níquel desempeña un papel fundamental en una gran cantidad de sectores industriales, desde la industria aeroespacial y química hasta la eléctrica y automotriz.
Société Le Nickel (SLN), parte del grupo Eramet, es el mayor productor mundial de ferroníquel. La empresa, con 140 años de antigüedad, también produce manganeso, litio y titanio, que son fundamentales para la fabricación de baterías, pigmentos de pintura y turbinas eólicas, entre otros productos.
El procesamiento de minerales es una actividad compleja que requiere el control estable del perfil de temperatura de los hornos rotatorios y la automatización de las operaciones en diferentes rangos de funcionamiento. El mineral de alimentación introducido en el horno rotatorio sufre una calcinación a medida que recorre la longitud del horno. Si el producto calcinado no está a una temperatura suficientemente alta, se compromete la calidad del producto.
El calor se distribuye por todo el horno con aire suministrado para que se produzca la combustión. Si se suministra demasiado aire, hay que quemar más combustible para mantener la misma temperatura del producto, lo que disminuye la eficiencia energética. El exceso de oxígeno debe minimizarse a un nivel seguro para reducir los costos de operación y los gases de efecto invernadero.
Retrasos del sistema antiguo
SLN utilizaba un sistema experto, un controlador de lógica de aproximación existente, diseñado para automatizar la operación del horno. Sin embargo, la empresa se enfrentaba a varios desafíos con el sistema antiguo, en particular con el contenido variable de mineral y los valores de calentamiento variables que provocaban picos de temperatura y disparos eléctricos frecuentes. Los disparos eran causados por la alta temperatura del producto, lo que comprometía tanto la calidad del producto como la integridad del equipo.
"La lógica de aproximación no pudo reducir el combustible lo suficientemente rápido para evitar que se produjeran disparos y, cuando se operaba manualmente, los operadores no podían reaccionar lo suficientemente rápido", explicó Leslie Hii, uno de los ingenieros de control de procesos avanzados de Rockwell Automation responsable de la entrega del proyecto SLN.
"Mantener la temperatura requerida del horno puede ser complejo y desafiante dado el número de variables que hay que gestionar. El tipo de combustible puede ser petróleo, carbón o una mezcla de ambos, cada uno con sus características térmicas únicas. Además, la tasa de alimentación de material afecta la temperatura del horno y debe gestionarse cuidadosamente", dijo Hii.
Société Le Nickel (SLN), part of the Eramet Group, is the world’s largest producer of ferronickel. Pictured is one of the five furnaces managed by Rockwell Automation’s FactoryTalk Analytics PavilionX software. Image copyright: Société Le Nickel (SLN), part of the Eramet Group.
Adición de una capa de inteligencia
El sistema experto solo puede activarse cuando el horno funciona normalmente y, en caso de inestabilidad, los operadores lo apagan y toman el control. El sistema experto también recibió una calificación baja en términos de facilidad de uso y facilidad de mantenimiento, dos factores que contribuyen a un bajo tiempo productivo del sistema.
Para rectificar la situación, SLN actualizó a FactoryTalk® Analytics™ PavilionX™ de Rockwell Automation. Esta solución de control predictivo basado en modelo (MPC) ofrece una capa de inteligencia que se sitúa encima de los sistemas de automatización y evalúa continuamente los datos operativos actuales y previstos. A continuación, compara estos datos con los resultados deseados y establece nuevos objetivos de control para reducir la variabilidad del proceso, mejorar el rendimiento y aumentar la eficiencia energética, todo de forma autónoma y en tiempo real.
“El uso de una solución de control predictivo basado en modelo es un ejemplo ideal de cómo Rockwell Automation utiliza la inteligencia artificial para lograr mejores resultados operativos mediante el uso de los datos disponibles. En este proyecto, también utilizamos el aprendizaje automático, el conocimiento de procesos y los datos para desarrollar modelos de horno adaptados a las operaciones de SLN”, dijo Hii.
La fase inicial de la solución mejorada se completó con éxito en solo 13 meses, en contraste con los años que llevó implementar el sistema experto. Ya se ha implementado en cinco hornos rotatorios en las instalaciones de SLN. Ahora los operadores tienen la opción de minimizar el uso de combustible de alto valor y maximizar el uso de carbón pulverizado de menor valor durante la operación en modo mixto.
SLN upgraded to Rockwell Automation’s FactoryTalk Analytics PavilionX to boost efficiency and performance. Image copyright: Société Le Nickel (SLN), part of the Eramet Group.
La inversión da sus frutos
"La aplicación de MPC puede manejar una variabilidad significativa en la alimentación de mineral y los valores de calentamiento, y evita que se produzcan disparos, lo que permite que el horno siga funcionando a un mayor ritmo", dijo Mickael Montarello, gerente de control de procesos de SLN. "El error de temperatura del producto calcinado se redujo en 6 % y la variabilidad del perfil de temperatura del horno se redujo en 16.1 %".
SLN está cosechando los beneficios de esta inversión. "El tiempo productivo promedio del MPC de Rockwell es de 83 % en comparación con 70 % con el sistema experto anterior", dijo Montarello. "La nueva solución permite que el horno siga funcionando durante más tiempo.
"Los usuarios aprecian la facilidad de uso y la flexibilidad de la herramienta. En caso de un problema con un elemento del proceso, los operadores pueden intervenir fácilmente en el elemento en cuestión, mientras permiten que el MPC siga controlando las otras variables manipuladas.
"Gracias a esta herramienta, se abren nuevas oportunidades para optimizar el control y la gestión, que no eran posibles con el antiguo controlador de lógica de aproximación. Nuestro objetivo para 2024 es lograr una tasa de utilización de 90 %", concluyó Montarello.
The average uptime of Rockwell’s MPC is 83% compared with 70% with the earlier expert system. Image copyright: Société Le Nickel (SLN), part of the Eramet Group.
Publicado 5 de enero de 2024