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Fundada en 1969 en Cerdeña, Italia, Fluorsid S.p.A. desempeña un papel crucial en la cadena de valor del flúor. Sus productos de yeso y anhidrita son fundamentales para muchas industrias, entre otras, las del cemento y la construcción, mientras que los volúmenes significativos de ácido sulfúrico producidos por sus plantas son compatibles con otros sectores, como la producción de fertilizantes.
- Proceso complejo
- Variaciones en la materia prima
- Dificultad para mantener la estabilidad del proceso y la calidad uniforme del producto
- Software de control predictivo basado en modelo (MPC) FactoryTalk® Analytics™ Pavilion8®
- Estabilidad del proceso
- Uso optimizado de materias primas en el proceso
- Reducción de residuos en más de un 50 %
- Calidad del producto mejorada
- Reducción del consumo de energía y las emisiones de CO2
Reto
Proceso inherentemente complejo
La planta de Fluorsid en Cagliari produce una variedad de productos mediante diversas tecnologías de procesamiento, como reactores y hornos de calcinación, todos los cuales deben controlarse estrechamente para garantizar la calidad del producto, la eficiencia del proceso y el consumo de energía optimizado.
El principal reto con los procesos de producción es el impacto de numerosas variables, incluida la calidad de las materias primas que varía naturalmente y los actores externos, que pueden afectar la estabilidad del proceso y la calidad del producto.
Además de influir en la calidad del producto final, estas variables del proceso también determinan el volumen de la costosa materia prima consumida y la calidad del subproducto de anhidrita, que es una materia prima utilizable en sí.
Ajustes manuales del proceso
“El control de procesos se logró originalmente con controladores PID simples, que eran ajustados por los operadores”, explica Daniele Tocco, director de planta en la planta de Fluorsid en Cagliari. “Pero esto presentaba un verdadero reto porque las reacciones químicas en nuestros procesos rara vez son estables, ya que se ven influenciadas por varios factores, entre ellos la calidad de la materia prima fluorita, también llamada fluorspar, y la cantidad de energía que se introduce en el proceso.
“Es un proceso que exige inteligencia y es un gran ejercicio para una solución de control predictivo basado en modelo (MPC), que puede monitorear el comportamiento de la planta y cambiar los puntos de ajuste individuales, para controlar mejor y optimizar el proceso a su verdadero potencial cada minuto”.
Solución
Implementación de control avanzado de procesos
La solución de control predictivo basado en modelo implementada en la planta de Cagliari es la solución FactoryTalk® Analytics™ Pavilion8® de Rockwell Automation.
Pavilion8 proporciona una capa de inteligencia que se sitúa sobre el sistema de control de procesos existente, y que evalúa continuamente los datos operativos actuales y previstos. Compara estos datos con los resultados deseados y promueve nuevos objetivos de control para reducir la variabilidad de los procesos, mejorar el rendimiento y reforzar la eficiencia, todo de manera autónoma y en tiempo real. Esto se conoce como optimización de bucle cerrado.
La aplicación de control de hornos de calcinación fue formulada por un equipo especializado de Rockwell Automation, que incluyó consultores de datos digitales de Kalypso, el negocio de transformación digital de Rockwell.
“La justificación detrás del despliegue de la solución de control predictivo basado en modelo era lograr un consumo óptimo de la costosa materia prima de fluorita”, añade Tocco. “Si se lo encuentra presente en el subproducto, indica un problema con el proceso de reacción. Sabíamos que el proceso de reacción podía mejorarse y establecer el objetivo de una reducción en los niveles actuales de 2,9 %”.
Resultado
Menos pérdidas de productos, mejor calidad del producto, proceso más sustentable
Hasta la fecha, la solución ha demostrado regularmente grandes ahorros en el uso de materias primas y en el consumo de energía, lo que ha dado lugar a un rápido retorno de la inversión (ROI). “En muy pocos meses, vimos enormes beneficios. Desde el despliegue de la solución de control predictivo basado en modelo Pavilion8, la cantidad de fluorita en el subproducto ha descendido a menos del 1,5 % y a veces incluso menos del 1,2 %”, dice Tocco. “Esto significa que hemos reducido a la mitad las pérdidas, lo que resulta en ahorros significativos, cuando se tiene en cuenta la escala de nuestras operaciones y el rendimiento.
“El control de reacción mejorado también significa que estamos optimizando el consumo de materias primas de las canteras. Debido a la estabilidad y exactitud adicionales de la línea, también estamos ahorrando energía, que es principalmente fuelóleo. De hecho, con el control predictivo basado en modelo Pavilion8, los parámetros clave del proceso ahora son más estables, lo que muestra una clara reducción de la desviación estándar.
“Por último, como resultado directo del control de reacción mejorado, la calidad del producto derivado de anhidrita/yeso es mucho mejor. La industria del cemento ahora puede utilizar más anhidrita sintética en lugar de utilizar la que se obtiene de canteras para el yeso natural. Vendemos aproximadamente 300 000 toneladas al año, principalmente a las industrias de cemento, y con mejor calidad prevemos un aumento de la demanda. Incluso hemos creado una nueva marca, Gypsos, para nuestro nuevo producto de yeso mejorado”.
Vladimir Obrazcov, director del negocio digital EMEA, Kalypso, explica: “Las industrias que consumen mucha energía y materias primas siempre verán importantes beneficios con el despliegue de soluciones de control digitalizadas. Incluso las pequeñas ganancias en eficiencias de funcionamiento pronto se acumulan, y no solo impulsan las mejoras de la planta, sino que también optimizan el uso de materia prima y reducen el consumo de energía en general”.
Fluorsid ya prevé futuras aplicaciones para la solución de control predictivo basado en modelo. Específicamente, la empresa implementará el control predictivo basado en modelo en sus otras cuatro líneas de producción en sus instalaciones de Italia, así como en su ubicación en Noruega. “Esta planta utiliza el mismo proceso de reacción, pero el hardware es muy diferente”, concluye Tocco. “Será un trabajo más exigente, dado que esta planta ya está al 1,5 % sin el control predictivo basado en modelo Pavilion8. Sabemos que será difícil, pero también sabemos que hay que ahorrar más”.
Publicado 21 de enero de 2025