Además de las preocupaciones obvias de seguridad, la sostenibilidad también es un objetivo principal para muchos de los principales actores, especialmente en términos de uso de materias primas y consumo de energía. Teniendo en cuenta la escala de algunas plantas químicas, incluso pequeños aumentos en la eficiencia pueden conducir a importantes ahorros de energía.
Por esta razón, muchas compañías químicas están recurriendo a la automatización de procesos y a proveedores de sistemas de información para que los ayuden a optimizar las actividades y sus operaciones.
Debido al tamaño de las plantas y su distribución geográfica, los cambios de infraestructura al por mayor son menos comunes. Pero un área donde muchos están viendo ganancias de sostenibilidad es el control más conectado e integrado de los activos existentes. En estos casos, los equipos más antiguos, que de otro modo no serían económicos de reemplazar, pueden ser operados y monitorizados de manera más eficiente utilizando soluciones de control actuales.
Al conectar los activos a la tecnología de automatización moderna, las compañías químicas pueden explotar los numerosos beneficios de las infraestructuras de comunicación avanzadas, lo que les permitirá aprovechar los datos operativos recién descubiertos de manera mucho más efectiva; conduciendo a eficiencias mucho más altas, mayores conocimientos y flexibilidad, así como tiempos de inactividad significativamente reducidos.
Una empresa que se ha dado cuenta del potencial de las soluciones de control actuales es Solvay Sodi en Bulgaria. Se trata de una de las compañías industriales más importantes de ese país, que cuenta con la planta más grande de Europa para la producción de carbonato de sodio sintético, con una capacidad de 1,5 millones de toneladas al año. La empresa fue privatizada en 1997 con los principales accionistas: el grupo químico internacional Solvay (75%) y el grupo químico turco Sisecam (25%).
El carbonato de sodio es una materia prima esencial para la industria del vidrio, utilizada también en la producción de detergentes, en el sector químico y metalurgia, silicatos y fibras de vidrio; mientras que el bicarbonato de sodio sirve a los mercados de productos alimenticios, alimentos para animales, limpieza de gases de combustión y atención médica.
La planta de la compañía en Devnya genera su propia electricidad utilizando turbinas de vapor alimentadas por calderas. El problema al que se enfrentaba era que el flujo de aire de las calderas solo se controlaba, básicamente, utilizando tres antiguos motores síncronos, ninguno de los cuales estaba conectado a los variadores, por lo que funcionaban a plena carga continuamente. Esto no solo creaba dificultades para controlar el proceso de generación de vapor, sino que la planta de calderas también experimentaba inestabilidad y un tiempo de inactividad regular, junto con un importante consumo de energía y emisiones de CO2 asociadas.
“El ahorro de energía es la razón principal que está detrás de esta actualización de infraestructura”, explica Ognian Ivanov, jefe del departamento eléctrico de la planta de Solvay Sodi en Devnya. “Se encuentra en el corazón de una iniciativa de sostenibilidad para toda la compañía en las plantas de Solvay”.
Solvay Sodi se puso en contacto conRotec Ltd., distribuidor oficial de productos de Rockwell Automation en Bulgaria desde el año 2000. Además de sus actividades de distribución, Rotec también ofrece servicios de ingeniería, desarrollo y mantenimiento de sistemas automatizados, con un impresionante historial de aplicaciones de soporte utilizando las soluciones de Rockwell Automation en toda Bulgaria.
“Mostramos al equipo de Solvay Sodi las eficiencias y la capacidad de control que la compañía lograría mediante la incorporación de los variadores de frecuencia variable PowerFlex® 7000 de Allen-Bradley”, explica MilenMilev, director de Ventas de Rotec, “algo que pudimos demostrar en acción, gracias a visitas a otros proyectos que hemos apoyado con éxito en los últimos 16 años. Los variadores PowerFlex 7000 ofrecían a Solvay Sodi un medio para controlar con precisión las velocidades de los motores para que coincidan con las variables del proceso y la demanda de la turbina”.
Los tres variadores (6kV - 900, 1.800 y 2.400 kW) están conectados al sistema de control distribuido (DCS) existente de la planta a través de Profibus. Su funcionamiento es increíblemente robusto y son mucho menos susceptibles a las fluctuaciones de potencia que otros equipos de media tensión del mercado. Se pueden usar para motores grandes de arranque suave, con el fin de limitar la corriente de entrada o controlar la velocidad de múltiples motores.
Gracias a la función de derivación (bypass), la tecnología de variadores PowerFlex también promueve el máximo tiempo de actividad, ofreciendo un control sincrónico completo en caso de cualquier problema. La transferencia sincrónica también ayuda a limitar el desgaste mecánico de los componentes, lo que en última instancia prolonga la vida útil del motor y reduce las demandas de mantenimiento.
“Teníamos tres objetivos principales para este proyecto”, explica Milev. “Primero, debíamos garantizar una implantación rápida, ya que solo contábamos con tres semanas para instalar y poner en marcha las unidades. Segundo, debíamos ofrecer una solución con capacidades de derivación; y tercero, debíamos mejorar la estabilidad de todo el sistema en caso de fluctuaciones de voltaje”.
¡Los resultados de rendimiento son impresionantes, con un ahorro de energía que alcanza el 20%, lo que equivale a aproximadamente 1 MW a la hora! “Solvay Sodi está muy contento con lo que hemos logrado en la planta de Devnya”, comenta entusiasmado Milev. “Solo hemos visto un incidente de tiempo de inactividad potencial en un año y medio, y esto se debió a un problema en el sistema de energía. Pero la unidad funcionó como debía al cambiar a bypass, y en ningún momento se detuvieron los motores. El control más preciso también ha creado mejores condiciones de trabajo para los ventiladores, debido a las capacidades de arranque suave y al control de velocidad. Estas condiciones de operación menos duras también prolongan la vida útil del equipo auxiliar”.
“Si comparamos las lecturas de consumo de electricidad de 2018 con las de 2017, los resultados son enormemente impresionantes”, explica Ivanov. “En el primer sistema de ventilación ahorramos 3.158 MWh; en el segundo, 681 MWh; y en el tercero, 4.333 MWh. ¡Esto ofrece un ahorro total de 8.173 MWh en los tres, o 22 MWhal día! Esto también equivale a reducir las emisiones de CO2 y está muy en línea con nuestra campaña de sostenibilidad corporativa”.
RESUMEN
Desafío
Era necesario actualizar una planta de generación de vapor para ofrecer un mayor control, un funcionamiento más fiable, menos tiempo de inactividad y menor consumo de energía.
Soluciones:
Se instaló una solución de Rockwell Automation, que incluía:
Resultados: