George Buckbee
La tendencia actual hacia la digitalización no se limita a nuevas plantas. De hecho, las plantas más antiguas pueden estar en una mejor posición para obtener los beneficios de las soluciones digitales. Este artículo le mostrará cómo mejorar la confiabilidad y la previsibilidad al transformar los datos de la planta en información útil.
La industria manufacturera está inundada de datos. Según un estudio realizado por McKinsey, el sector manufacturero produce más datos que cualquier otra industria, incluida la banca, el comercio minorista e incluso el gobierno. Gran parte de estos datos provienen de mediciones en tiempo real directamente en el piso de la planta. Los instrumentos miden el flujo, el nivel, la temperatura, las posiciones de las válvulas, las velocidades del motor y más. La mayoría de estos datos se envía a los sistemas de control, donde se convierte en información electrónica. Los dispositivos inteligentes, que aparecieron en la década de 1980, suministran datos aún más ricos.
Forbes informa que se está analizando menos del 1% de los datos. Esto es consistente con nuestra experiencia práctica, ya que la mayoría de las plantas tienen datos históricos almacenados, pero solo tienen herramientas y personal limitados para el análisis.
Un estudio de seguimiento muestra que, durante un período de cinco años, solo se lograron entre el 20% y el 30% de las posibles ganancias para la fabricación, y la mayoría de ellas lo hicieron solo algunos líderes de la industria. La oportunidad perdida es obvia. Incluso las formas más simples de monitoreo de condición y soluciones de mantenimiento predictivo pueden traer grandes ganancias, porque simplemente no se han aplicado en la mayoría de las plantas.
La 'fruta de bajo rendimiento' puede generar ganancias en confiabilidad, estabilidad, aumentos de producción y administración de costos. Los propios estudios de Metso en plantas de proceso en Pulp & Paper, Oil & Gas y otras industrias de proceso muestran que más del 30% de las válvulas de control instaladas tienen algunos problemas mecánicos o de tamaño, y más del 30% de los controladores están funcionando en modo manual. Resolver estos dos problemas por sí solo puede aportar una mejora significativa a las operaciones de la planta.
Los instrumentos inteligentes y los posicionadores de válvulas inteligentes han estado en escena durante más de treinta años. Contienen información de diagnósticos a bordo que pueden proporcionar una gran información. Por ejemplo, un posicionador de válvula inteligente puede indicarle si la presión de suministro de aire es demasiado baja o demasiado alta. También puede determinar la cantidad de fuerza requerida para abrir la válvula. Cuando la fuerza de apertura se desplaza hacia arriba, esto puede indicar daños en la válvula o, más específicamente, en los asientos de las válvulas. Si este problema no se soluciona, la válvula puede fallar para abrirse (fugas), pegarse o cerrarse, según la situación. Resolver este problema puede evitar problemas de calidad y puede evitar un cierre no planificado de la planta.
Al prestar atención a las señales de advertencia tempranas, como las tendencias en la fuerza de apertura de la válvula, es posible que pueda evitar paradas en su planta. Las puertas de enlace y las soluciones de software pueden simplificar la tarea de recopilar y analizar los datos de cientos de dispositivos inteligentes en toda la planta. Estos son muy útiles para minimizar el esfuerzo, pero desarrollar esta infraestructura no es un requisito absoluto. Los dispositivos de mano pueden recopilar los datos del instrumento directamente o a través de las conexiones en el gabinete de E / S.
Uno de los mayores conceptos erróneos de la digitalización es que debe invertir en instrumentación a gran escala, redes y soluciones de software conectadas a la web. Esto está lejos de la verdad. De hecho, con la gran cantidad de datos existentes ya disponibles en una planta, es posible un análisis significativo con instrumentos y válvulas analógicas heredadas. Incluso los sistemas de control heredados de 20 años de edad suelen tener alguna forma de almacenar y compartir datos.
Los estándares abiertos, como OPC, han proporcionado métodos para extraer los datos durante más de 20 años. Los sistemas más antiguos pueden exportar datos basados en texto y pueden requerir herramientas específicas del sistema.
La combinación de software para el monitoreo de la condición, con datos de dispositivos inteligentes para una evaluación detallada, proporciona la solución más completa. Con esta combinación, es posible proporcionar un diagnóstico muy preciso, a partir del cual se pueden desarrollar planes de mantenimiento precisos. Los algoritmos de diagnóstico estándar también hacen posible que el personal con bajos niveles de experiencia reciba diagnósticos precisos.
Los instrumentos, válvulas y equipos fallan de muchas maneras predecibles. Para mejorar la confiabilidad y la previsibilidad, debe observar ciertos patrones y tendencias específicos en los datos. Si bien el seguimiento manual es posible, las herramientas de software, como ExperTune PlantTriage de Metso, pueden realizar gran parte de la selección inicial. Esto permite que el personal de la planta se centre en las acciones correctivas, en lugar de realizar un análisis manual.
Los instrumentos son los ojos y oídos de la planta. Los sensores de presión, nivel, flujo y temperatura vigilan las situaciones normales y anormales que ocurren en la planta todos los días. Cuando un instrumento comienza a fallar, el operador puede presentar datos incorrectos, o incluso ningún dato. Afortunadamente, los instrumentos no siempre fallan de repente. Las señales de advertencia comunes incluyen:
+ Niveles de ruido altos: puede indicar una conexión eléctrica suelta, una toma de corriente deficiente o aire en la línea
+ Niveles de ruido bajos: puede indicar que la línea de detección está obstruida o sobre filtrado
+ Deriva del instrumento - pérdida de calibración con el tiempo
+ Puntas de instrumentos: para algunos instrumentos, indica una falla inminente
Muchos de estos problemas se pueden corregir mientras el proceso está en funcionamiento y pueden evitar un cierre no planificado.
"Es especialmente importante que el uso de herramientas de monitoreo de condición se integre en la operación y el mantenimiento diarios".
Una válvula adhesiva puede crear un caos en una operación de proceso. Imagínese tratando de conducir su automóvil si el volante se pega a la izquierda del centro y, a veces, a la derecha del centro. Siempre estarás moviendo la rueda hacia adelante y hacia atrás para intentar conducir en línea recta. La Figura 4 muestra cómo una válvula adhesiva causa la misma operación de ida y vuelta en una planta de proceso.
Una válvula adhesiva puede indicar asientos dañados, acumulación de residuos del proceso o falla parcial del actuador. Cada uno de estos casos es un indicador temprano de un incumplimiento mayor. Encontrar y reparar el problema puede evitar un cierre no planificado más adelante.
Además de detectar problemas, los diagnósticos también pueden proporcionar una mayor precisión en la identificación del problema específico. Por ejemplo, es posible que no pueda identificar que el ciclo en la Figura 4 fue causado por una válvula adhesiva, en lugar de algún otro problema. Sin embargo, si traza el flujo en función de la posición de la válvula ordenada, puede ver inmediatamente el patrón de "pasos en una escalera" que confirma la función de la válvula. Esto se muestra en la Figura 5. Este diagnóstico preciso evita que la planta pierda tiempo en otras posibles causas, como la afinación del controlador, la falla del instrumento y los problemas de suministro de aire.
También se sabe que los enlaces mecánicos y los ensamblajes fallan. En un caso en una fábrica de papel, el software PlantTriage detectó un comportamiento extraño en una válvula. Tras la inspección, se observó que los cuatro pernos que sujetaban el actuador a la válvula se habían aflojado. Si se hubiera permitido que esto progresara, el actuador se habría caído literalmente de la válvula al piso. Un simple mantenimiento para fijar los pernos evitó un cierre imprevisto que probablemente habría causado al menos una hora de inactividad y decenas de miles de euros en la pérdida de producción.
Al igual que con los instrumentos y las válvulas, existen modos de falla conocidos para otros tipos de equipos de planta. El análisis de vibración de equipos rotativos es una forma bien conocida de monitoreo de condición. Otras formas de detección son más específicas al tipo de equipo. Algunos ejemplos probados incluyen:
+ Detección de incrustaciones en el intercambiador de calor mediante el control de la caída de presión
+ Detección del taponamiento de la línea mediante el seguimiento del caudal en función de la posición de la válvula
El software de monitoreo de condición, como Metso ExperTune PlantTriage, identifica automáticamente el problema, lo prioriza y entrega notificaciones a la persona correcta.
Los instrumentos inteligentes, las herramientas de software y los métodos de diagnóstico hacen una gran diferencia. Pero no tendrán un impacto duradero a menos que se tomen medidas correctivas. Es especialmente importante que el uso de herramientas de monitoreo de condición se integre en la operación diaria y el mantenimiento de la planta.
Claro, una sola persona capacitada puede usar los diagnósticos para encontrar y solucionar problemas. Pero, ¿qué sucede cuando esa persona pasa a otra tarea? Metso recomienda desarrollar un proceso de flujo de trabajo para integrar diagnósticos y análisis en la operación y el mantenimiento diarios. El proceso de flujo de trabajo identifica los informes y análisis específicos que se deben ver, quién debería verlos y, lo que es más importante, qué acciones deben seguir.
Se deben desarrollar flujos de trabajo de preparación diarios, semanales y de cierre para todas las áreas de la planta. Una sola inversión de tiempo puede dar buenos resultados la primera vez que se detecta un nuevo fallo antes de tiempo.
Existe una asociación cada vez mayor entre las plantas operativas y los proveedores de equipos. Los proveedores ofrecen una experiencia más profunda sobre el ciclo de vida del equipo, los modos de falla, la guía de aplicación, la reducción de riesgos y la planificación de mantenimiento / apagado. Como tales, los proveedores se están convirtiendo en un "socio de confiabilidad" más que un simple proveedor de equipos.
Metso, por ejemplo, ofrece servicios de planificación de paradas a través de ingenieros de servicio de campo capacitados no solo en técnicas de reparación tradicionales, sino también capacitados y equipados con las últimas herramientas y metodologías digitales. Estos ingenieros están vinculados a una red global de expertos en instrumentos, válvulas y control. Más allá de los conceptos básicos de mantenimiento, una asociación completa también puede incluir la reducción de riesgos a través de la administración de piezas de repuesto y el desarrollo de planes para reemplazar equipos obsoletos.
Afortunadamente, puedes comenzar de manera fácil y rápida. El enfoque más simple y rápido es completar una encuesta de datos existentes de instrumentos y posicionadores inteligentes, y a través de sistemas de administración de activos. Esta encuesta se puede realizar con personal interno o con un proveedor asociado. El equipo de Metso, por ejemplo, evaluará su base de válvulas totalmente instalada, así como las existencias de almacén, y lo ayudará a desarrollar un plan para reducir los riesgos de confiabilidad, obsolescencia y problemas relacionados con el rendimiento.
Después de un análisis de primer paso, es un paso natural recopilar y analizar continuamente los datos de su planta. Para obtener los mejores resultados, considere los servicios basados en herramientas de software, personalizados para la situación específica de su planta. Esto le permite aprovechar al personal de la planta, reduciendo el riesgo de la manera más rápida.
Si sus competidores también analizan menos del 1% de sus datos, puede desarrollar una ventaja competitiva significativa si dedica un poco de tiempo a obtener valor de los datos que ya tiene. No esperes para empezar. No importa la antigüedad de su planta, es seguro que tiene una gran colección de información infrautilizada que se puede usar de inmediato para mejorar la confiabilidad y reducir el riesgo. Las herramientas y métodos son bien conocidos y probados. De la experiencia en cientos de plantas, una conclusión parece cierta: cada planta tiene la oportunidad de obtener ganancias sustanciales.
*Jefe de Performance Solutions de Metso
Proveedor de tecnología sustentable y servicios a nivel mundial para minería. Trituración y clasificación. Procesamiento de minerales. Repuestos. Mantenimiento.
