Descubra cómo las tecnologías de transformación digital pueden mejorar el mantenimiento predictivo, reducir los costos operativos y mejorar la seguridad y la sostenibilidad en plantas de productos químicos especializados.
La transformación digital se está volviendo cada vez más popular en una amplia gama de industrias, y muchas compañias reconocen los beneficios del uso de dispositivos inteligentes, análisis de datos y otras tecnologías digitales para transformar sus operaciones comerciales. Estas tendencias también están en marcha en toda la industria química, desde grandes plantas petroquímicas hasta operaciones de productos químicos especializados a pequeña escala, incluida la producción de productos químicos finos y químicos intermedios.
En el contexto de los productos químicos especializados, que es el tema central de este documento, los operadores de plantas pueden comenzar a dar sus primeros pasos en el recorrido de transformación digital con la combinación adecuada de control de fluidos y soluciones neumáticas. Estos componentes y sistemas garantizan el movimiento adecuado de petróleo, gas o productos químicos y dependen del accionamiento confiable de válvulas y actuadores de proceso. Los parámetros no medidos o anomalías desconocidas pueden comprometer estos sistemas de válvulas, lo que resulta en fallas del equipo y costosas paradas no planificadas.
Para proteger las operaciones de productos químicos especializados y mantener un valioso tiempo de actividad, es fundamental conocer el estado de los sistemas y equipos, y es ahí donde entra en juego la transformación digital. En lugar de un enfoque reactivo para la gestión de equipos, estas tecnologías digitales revelan la condición y el estado de los activos en tiempo real, lo que permite a los operadores tomar decisiones informadas y proactivas que mantienen sus sistemas de válvulas y minimizan el tiempo de inactividad.
Además de profundizar en el fenómeno de la transformación digital, este documento técnico explorará algunas estrategias prácticas para implementar soluciones de transformación digital en aplicaciones de productos químicos especializados. También proporcionará ejemplos de cómo estos sistemas digitales, disponibles como componentes discretos y como paquetes integrados, pueden mejorar el mantenimiento predictivo y el rendimiento, reducir los costos operativos y mejorar la seguridad, el rendimiento y la sustentabilidad.
¿Qué es la Transformación Digital?
La transformación digital (DX) se refiere a cualquier proceso por el que pasa una instalación, sistema o equipo que permite a los usuarios finales ver y tomar decisiones basadas en datos en tiempo real, mejorando la velocidad y precisión de la toma de decisiones y la acción. En aplicaciones industriales, DX puede ayudar a los operadores a mejorar la forma en que gestionan sus plantas, generando los siguientes beneficios:
- Operaciones más optimizadas: DX maximiza el rendimiento de los activos y minimiza el retrabajo.
- Tiempos de respuesta más rápidos y mayor confiabilidad: los datos proporcionados por DX permiten respuestas rápidas en tiempo real, lo que permite a los operadores adaptarse rápidamente a los cambios del mercado y detectar problemas potenciales antes.
- Grado de rendimiento mejorado: DX optimiza los procesos de producción, reduce el desperdicio y aumenta el grado de rendimiento, reduciendo así los costos y mejorando la productividad.
- Mayor sustentabilidad: Gracias a DX, los operadores pueden reducir su uso de energía y recursos y lograr productos y procesos más sostenibles.
- Mayor seguridad: DX puede mejorar la seguridad de la producción al proporcionar datos sobre el rendimiento del equipo, monitorear la seguridad de los trabajadores y predecir posibles riesgos de seguridad.
Sin embargo, a pesar de estas ventajas, la implementación de DX, particularmente en plantas de productos químicos especializados, no está exenta de desafíos. En primer lugar, estas tecnologías digitales requieren integración con los sistemas heredados actuales, lo que genera tiempo, dinero y recursos valiosos para la instalación. En segundo lugar, puede haber una falta de formas útiles de almacenar y analizar todos los datos actuales, lo que lleva a una especie de "sobrecarga de datos". En tercer lugar, la implementación de nuevas tecnologías DX a menudo requiere cambios significativos en la cultura organizacional y puede encontrar resistencia por parte de los empleados que están acostumbrados a los métodos tradicionales.
Incluso en plantas de productos químicos especializados que cuentan con algunos aparatos digitales y de detección, existen limitaciones en la infraestructura tecnológica actual en torno a los accesorios de los actuadores, incluidas las válvulas solenoides, las cajas de interruptores y las unidades de preparación de aire. Esta infraestructura actual se divide en dos categorías. El primero son los sistemas de control, como los controladores lógicos programables (PLC) y las interfaces hombre-máquina (HMI), que son responsables de gestionar el funcionamiento de la máquina. La segunda categoría son los sensores y otros aparatos que monitorean el rendimiento a nivel de la máquina. Las brechas actuales en esta configuración incluyen los siguientes puntos clave:
- Los datos a menudo no están integrados con otros sistemas de datos de la planta ni son fácilmente accesibles para los operadores y el personal de mantenimiento.
- Los sistemas actuales que controlan la seguridad y el funcionamiento adecuado de las máquinas son ineficientes. Se necesitan sistemas más avanzados que puedan utilizar datos para identificar problemas potenciales antes de que ocurran, desbloqueando capacidades de mantenimiento predictivo.
- A menudo, los sistemas de control todavía dependen de que los operadores ingresen comandos manualmente y tomen decisiones basadas en datos de diferentes fuentes.
- Actualmente, muchas plantas de productos químicos especializados incorporan una amplia gama de equipos y sistemas de diferentes proveedores, cada uno con un protocolo e interfaz de comunicación diferente. Esta interoperabilidad en toda la planta aumenta la complejidad y da como resultado diversas ineficiencias de producción y silos de datos, todo lo cual puede afectar la seguridad, confiabilidad y grado de rendimiento de una planta.
Tecnologías DX y estrategias de implementación
La buena noticia es que existen formas de implementar DX de forma eficaz en plantas de productos químicos especializados. La primera estrategia que discutiremos es implementar aparatos de diagnóstico discretos para informar a los operadores sobre el rendimiento del equipo, el uso de materiales y el control de procesos. La segunda estrategia implica implementar un paquete de soluciones completo e integrado para facilitar la integración, la instalación y el uso.
Implementación de aparatos de diagnóstico discretos En plantas de productos químicos especializados, los dispositivos de control de fluidos deben automatizar cada etapa del proceso comenzando en el nivel del sensor. Los sensores e interruptores recopilan datos vitales sobre las válvulas de proceso, lo que permite a los operadores ver los ciclos, la temperatura, el estado de los contactos, la posición y otros datos mensurables en tiempo real. Los sensores están vinculados a tecnología que permite la conectividad, como un controlador de válvula discreto, que envía datos del sensor al dispositivo de control, como el sistema de control distribuido (DCS).
El DCS analiza, visualiza y traduce los datos en paneles que los operadores pueden interpretar y sintetizar fácilmente, permitiéndoles tomar decisiones mejores y más rápidas con confianza. Desde el nivel de control, las herramientas de movilidad brindan al personal adecuado acceso a alertas preestablecidas, información y acciones prescritas desde múltiples plataformas. Estas acciones críticas estimulan al personal a reparar un activo o reemplazar un componente, mejorando la seguridad y la confiabilidad y creando un circuito tecnológico que mejora continuamente el grado de rendimiento.
Implementar un paquete de soluciones completo e integrado. Algunos controladores de válvulas discretas, también conocidos como cajas de interruptores, combinan la tecnología de detección con módulos de comunicaciones HART y otros componentes, como una válvula solenoide para pilotaje. Esta caja de interruptores se encuentra encima del paquete de válvulas. A medida que el interruptor de detección de posición monitorea el lugar de válvula, el módulo HART captura datos del sensor y los envía al sistema de control, que los analiza y lleva a cabo las acciones apropiadas. A partir de ahí, la información analítica y de diagnóstico sobre el estado de la válvula (incluido el porcentaje de posición, el tiempo de permanencia de la transición, la temperatura del aparato y el recuento de ciclos) se entrega al personal a través de un aparato portátil o en una estación de trabajo de la sala de control.
Estas soluciones integradas de caja de interruptores pueden ayudar a los operadores de plantas de productos químicos especializados a resolver varios desafíos relacionados con el tiempo de actividad y el mantenimiento predictivo. El monitoreo continuo del rendimiento permite a los operadores mejorar la visibilidad del estado del sistema de válvulas, mientras que las alertas basadas en parámetros preestablecidos hacen que el mantenimiento de la planta pase de ser reactivo a proactivo. El análisis de mantenimiento predictivo puede mejorar las decisiones sobre el reemplazo de aparatos y sistemas, reduciendo las paradas no planificadas hasta en un 36 por ciento y disminuyendo los costos de desechos, reparación y mano de obra.
Al automatizar y optimizar el mantenimiento, la recopilación y la entrega de datos, estas soluciones DX también mejoran la seguridad. Por ejemplo, las alertas de seguridad preestablecidas reducen la frecuencia de las rondas de mantenimiento, mientras que el monitoreo remoto de las condiciones de las válvulas elimina la necesidad de que los trabajadores estén físicamente cerca de los activos. Menos recorridos de mantenimiento reducen la frecuencia de posibles lesiones, mientras que los conocimientos mejorados permiten al personal tomar mejores decisiones de seguridad.
TopWorx™ DX PST con caja de interruptores HART 7. Esta caja de interruptores compatible con el protocolo HART® es una solución confiable y fácil de usar para realizar pruebas de carrera parcial y paradas de emergencia en aplicaciones críticas. Las unidades proporcionan valiosos datos de válvulas e información de diagnóstico, transmitiendo retroalimentación a los sistemas IIoT a través de señales digitales y analógicas.
DX en acción
A continuación, se muestran algunos ejemplos de casos que demuestran el poder de las tecnologías DX para transformar las aplicaciones de productos químicos especializados, generando beneficios como una mayor excelencia operativa, mejoras de seguridad y reducción de costos.
En una aplicación, una empresa de productos químicos especializados buscaba reemplazar una caja de interruptores competitiva como parte de una actualización de la planta impulsada por DX, lo que requería información sobre la posición de la válvula, la presión de pérdida de aire (en forma de alarma) e información sobre fallos de la válvula solenoide. Un equipo de soluciones integradas desarrolló un paquete de interfaz de sensor de actuador (ASI) personalizado, que incluye una válvula piloto, una caja de interruptores y presostatos. En este caso, la alarma de presión de pérdida de aire requirió que los interruptores de presión y la tarjeta de bus ASI estuvieran instalados en el paquete de válvula y caja de interruptores. Este nuevo paquete ahora proporciona información mucho mejor sobre posibles modos de falla, especialmente porque la caja de interruptores anterior carecía de información y diagnóstico sobre pérdida de aire. Soluciones personalizadas y empaquetadas como esta pueden liberar recursos de compras, finanzas, logística y gestión de pedidos, reduciendo los costos de adquisición hasta en un 30 por ciento.
Válvula de carrete solenoide ASCO™ 551. Esta válvula solenoide compacta es ideal para controlar aire o gas inerte en entornos desafiantes e incluye certificaciones para áreas peligrosas.
Una segunda aplicación combina el transmisor discreto inalámbrico Rosemount™ 702, el interruptor TopWorx™ GO™ y la solución de análisis industrial Plantweb Insight, lo que proporciona una solución de monitoreo rentable para regaderas de seguridad y estaciones de lavado de ojos dentro de una instalación de productos químicos especializados. Esta solución integrada redujo los costos y el tiempo de instalación en un 85 por ciento en comparación con los sistemas cableados, al mismo tiempo que mejoró la concientización de los primeros elementos que intervienen ante incidentes de seguridad. De hecho, al alertar al personal y señalar la ubicación exacta de las regaderas de seguridad, la empresa ha podido cumplir con el requisito de OSHA de un tiempo máximo de respuesta de 4 minutos para atención de emergencia. Como medida de mantenimiento predictivo, esta solución completa también registra digitalmente registros de inspección de campo, algo que anteriormente era un proceso manual.
Kits de monitoreo para estaciones de regaderas de seguridad y lavado de ojos TopWorx™. Estos kits combinan confiabilidad con flexibilidad de instalación para mejorar la seguridad de los trabajadores en ubicaciones peligrosas, mejorando la concientización de los socorristas y la notificación de incidentes. El interruptor no requiere energía y presenta el rango de temperatura más amplio del mercado: -50°a +200°C.
Una tercera aplicación implica el despliegue de una solución DX para respaldar la construcción de una nueva instalación de productos químicos especializados que produzca biocombustibles y productos químicos renovables a partir de residuos no reciclables. La solución incluía aparatos intrínsecamente seguros (IS) de baja potencia compatibles con los módulos IS CHARM, que proporcionan conectividad de tipo E/S en un componente de un solo canal, lo que permite terminar el cableado de campo de cualquier tipo de señal en cualquier lugar.
Reguladores de filtro de aluminio Serie 641/2/3 ASCO™.Estos reguladores de filtro de aluminio maximizan el grado de rendimiento del proceso al proporcionar altos caudales y una regulación de presión precisa para los instrumentos posteriores. La filtración de medios robusta evita la contaminación del proceso posterior, mejorando la seguridad y la confiabilidad.
Esta solución, que incluía una válvula solenoide de bajo consumo, una caja de interruptores y clasificación electrónica DeltaV™ CHARM, permitió a la empresa de productos químicos especializados implementar prácticas de cableado de División 2 que ahorran costos y no son inflamables. Esto se debe a que, en ubicaciones peligrosas, los métodos de cableado tradicionales pueden ser complejos y costosos, lo que requiere el uso de gabinetes y conductos a prueba de explosión. Los módulos IS CHARM proporcionan distribución de señal y energía intrínsecamente segura a los aparatos (en este caso, la válvula solenoide y la caja de interruptores eléctricamente compatibles), eliminando la necesidad de métodos de cableado tradicionales y peligrosos. Como estimación, los DeltaV CHARM pueden brindar ahorros en los costos de hasta un 60 por ciento y ahorros de mano de obra de hasta un 60 por ciento en comparación con la instalación E/S tradicional. Esta solución también cumplió con las necesidades de seguridad y bajo consumo de energía de la empresa, creando un proceso químico más sustentable.
Sistema de control redundante (RCS) de ASCO y sistema de control redundante avanzado (ARCS). Soluciones redundantes especialmente diseñadas para válvulas de cierre de emergencia, RCS y ARCS cuentan con varias configuraciones redundantes (RCS: 2oo2 y 2oo3; ARCS: 1oo2, 2oo2 y 2oo3). El sistema de pilotaje de válvulas 2oo3 combina las ventajas de los sistemas 1oo2 y 2oo2 para lograr altos niveles de seguridad y confiabilidad del proceso en aplicaciones de productos químicos especializados.
Empiece hoy su recorrido por DX
Al automatizar los procesos operativos dentro de las plantas de productos químicos especializados, las soluciones de pilotaje de válvulas transformadas por DX pueden ayudarle a resolver desafíos críticos y, al mismo tiempo, mejorar la seguridad, el tiempo de actividad y la sustentabilidad. Ya sea que cuente con una estrategia tecnológica madura o recién esté comenzando, asociarse con un experto en automatización puede ayudarlo a navegar con éxito en el panorama de la transformación digital.
MÁS INFORMACIÓN:
Más información en emerson.com/fluid-control-pneumatics. También puede visitar nuestra página Soluciones integradas para explorar soluciones completas, listas para instalar, probadas y certificadas para aplicaciones de control de procesos y automatización de máquinas.
Para una cotización o consultar a un experto contacte con:
Froebel Flores
Marcomm Leader Latam
Froebel.flores@emerson.com
