Las industrias que consumen mucha energía sienten la presión por todos lados. A la legislación y los objetivos internacionales de sostenibilidad cada vez más estrictos, se suman los recientes aumentos pronunciados en los precios de la energía, que obligan a las empresas a examinar sus productos y procesos con mayor detalle para asegurarse de que utilizan la energía de la manera más eficiente posible.
Los procesos simples pueden requerir solo un análisis básico y un ajuste fino, pero las plantas que producen múltiples productos y dependen de una amplia gama de parámetros de alta tolerancia son mucho más difíciles de ajustar y, en la mayoría de los casos, obtendrán beneficios inmensos e inmediatos de las soluciones digitales.
Planificación de la sostenibilidad
Compagnie des Ciments Belges SA (CCB), parte del grupo Cementir Holding, una empresa multinacional de soluciones de construcción y líder mundial en cemento blanco, es una de las empresas que examina sus procesos con el objetivo de ser más sostenible. De hecho, ha formulado una hoja de ruta ambiciosa para reducir significativamente las emisiones de CO2 para 2030.
La hoja de ruta de 10 años del Grupo incluye el reemplazo de combustibles fósiles y clinker, el desarrollo de un nuevo cemento bajo en carbono y varias inversiones en desarrollo sostenible, junto con la digitalización de los procesos de fabricación, mantenimiento, inventario y gestión de piezas de repuesto en todas sus fábricas.
Perspectivas digitales
La digitalización está aportando beneficios en prácticamente todos los entornos industriales, gracias a la recolección y explotación de datos operativos, lo que ayuda a ofrecer nuevos y mayores niveles de información, lo que resulta en mejoras de la eficiencia. Y la industria del cemento no es una excepción.
CCB ya ha hecho algunos compromisos iniciales con sus aspiraciones de Industria 4.0 impulsadas por datos, en primer lugar con la compra de un nuevo analizador digital, que puede medir la finura de la formulación de cemento de sus dos molinos de cemento. Antes de esto, utilizaba una serie de controladores PID (proporcional–integral–derivativo) en cascada que actuaban sobre la información suministrada por muestras de laboratorio tomadas cada dos horas. Pero las comprobaciones de calidad constantes y el ahorro de energía resultante requieren una medición constante, y una ventana de dos horas es más que suficiente para que un proceso de fabricación tan complejo se salga de la tolerancia.
Según Juliano de Goes Arantes, ejecutivo de cuentas digitales de Rockwell Automation: "CCB ofrece diez tipos diferentes de cemento de distintas calidades y especificaciones funcionales. La fabricación de este cemento es análoga a la fabricación de diferentes tipos de pan; los diferentes ingredientes y proporciones dan lugar a diferentes productos finales. Por lo tanto, es importante utilizar los ingredientes adecuados en las cantidades adecuadas para lograr un perfil de producto óptimo, de lo contrario puede haber implicaciones funcionales o de costos".
Cierre del ciclo
de Goes Arantes continúa: "CCB se dio cuenta hace tiempo de que necesitaba establecer un control más preciso y oportuno sobre su procesamiento, y el analizador digital fue solo el primer paso. Cuando nos contactaron por primera vez como parte de su programa de viaje de digitalización, el analizador no estaba instalado, pero se consideró como parte de la base instalada. Como resultado, nuestra solución tendría que cerrar el ciclo, es decir, tomar información del analizador en tiempo real, ajustar los parámetros del proceso y las cantidades de materia prima, y luego retroalimentar las correcciones en el proceso. El objetivo final era ayudar a garantizar una calidad constante y óptima para los diferentes tipos de cemento producidos. Esto no solo mejoraría la calidad, sino que al usar solo pasos intensivos en energía durante períodos de tiempo precisamente definidos, también reduciría el consumo de energía".
Los productos y las capacidades de Rockwell Automation ya eran conocidos dentro de Cementir Group, con referencias favorables que respaldaban la elección de CCB como proveedor. Rockwell Automation también pudo aportar sus considerables experiencias en el dominio del cemento y los procesos en el despliegue de su solución FactoryTalk® Analytics™ PavilionX™ de control predictivo basado en modelo (MPC). 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, todo en tiempo real.
Prueba en los números
CCB ya está viendo ganancias de rendimiento significativas gracias a un control más estricto de los pasos del proceso, con un consumo de energía específico (SEC) reducido en más de un 6 % en comparación con un objetivo del 3 %. La tasa de producción ha aumentado en casi un 8.5 %, en comparación con un objetivo del 3 %, y la disponibilidad se sitúa en un 97 %, justo en el objetivo. En una aplicación similar en EE. UU., el FactoryTalk® Analytics™ PavilionX™ MPC aumentó el rendimiento en un 4.8 % y un 5.7 % en dos molinos, aumentó la producción de molino de acabado en un 5 % y redujo el consumo de energía en 3.5 kWh/ton de cemento producido.
Gauthier Autrand, gerente de planta de CCB, también destacó las ventajas de este nuevo sistema: "Desde su puesta en marcha, no hemos tenido que llamar a la línea de servicio de Rockwell, ya que este sistema funciona de forma continua, con un rendimiento esperado, aunque es difícil de determinar debido a los cambios en el proceso y los productos que ahora forman parte de nuestra hoja de ruta de sostenibilidad".
de Goes Arantes amplía: "Esta es una de las aplicaciones más complejas en las que he trabajado, debido a la gran cantidad de variables de proceso y tipos de cemento. Pero la sostenibilidad es una métrica contemporánea importante para cualquier empresa, por lo que era esencial ofrecer la mejor solución posible. La plataforma MPC optimiza múltiples parámetros al mismo tiempo utilizando algoritmos especializados, donde actualiza constantemente las condiciones del proceso en función de los resultados óptimos.
"La complejidad técnica se agravó por las condiciones de trabajo a distancia impuestas por la pandemia", continúa de Goes Arantes, "pero pudimos brindar la tan importante tranquilidad y, por supuesto, una solución que cumplió con lo prometido.
"Esperamos que se añadan nuevos elementos al proyecto y a la planta en su conjunto", concluye, "todos los cuales prosperarán en la nueva columna vertebral digital de la empresa. CCB también me ha dicho que cree que puede lograr aún más, y estoy de acuerdo. No creo que hayamos visto el panorama completo en términos de lo que estas soluciones ofrecerán".
Allen-Bradley, expandiendo las posibilidades humanas, FactoryTalk® Analytics™ PavilionX™ y Rockwell Automation son marcas comerciales de Rockwell Automation, Inc.
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