La biomasa es una de las energías limpias en pleno desarrollo. No solo por ser una energía que aprovecha todos los recursos que crean cultivos y bosques, sino también por el poco impacto ambiental que esta genera.
Pero para que esto suceda, la biomasa debe de pasar muchos procesos. Estos necesitan estar sometidos a constantes controles y ajustes, ya que deben ceñirse a ciertos parámetros determinados: el transporte y la alimentación, la temperatura de la combustión, el exceso de aire, la capacidad de filtración y control de emisiones…
Proceso de automatización de control
Por eso, en este post, vamos a contarte cómo la automatización puede ayudarte a obtener los resultados esperados, controlar todo lo que pasa durante el proceso, saber toda la energía que podemos generar, minimizar las emisiones y analizar cada parte para saber cómo podemos ser más eficientes.
La importancia de controlar cada detalle
Sabemos que no todos los procesos son iguales. Por eso es imprescindible poder adaptarse a las necesidades de control de cada solución. Además, es necesario que la automatización se haga a demanda y al detalle.
Se deben personalizar aspectos tan relevantes como la parametrización del O2 en el humo resultante, el monitoreo del proceso de empuje de la biomasa y el transporte de esta.
A pesar de que la maquinaria automatiza de forma íntegra el proceso de automatización, la maquinaria desglosa el control por zonas, ya que hay acciones que deben ajustarse a parámetros muy específicos que determinan la calidad del proceso. Además, automatizar estas acciones para recoger sus datos generados, crear alarmas y consultar los históricos nos ayudará a detectar los posibles fallos en el proceso y, por consiguiente, detectar las acciones concretas a mejorar.
De todas las zonas que se pueden automatizar, hay tres especialmente importantes que nos pueden ayudar a ahorrar costes y tiempo; a ganar calidad en el producto y eficiencia en el proceso:
Almacenaje y transporte
En esta primera parte del proceso, el silo de empuje puede automatizarse para que detecte si es necesario reponer las reservas de biomasa. Esto se hace gracias a la instalación de un sensor que mide la cantidad de biomasa disponible y a la parametrización de la cantidad de biomasa que debe haber. De esta forma, en caso de necesitar biomasa, se emite una alarma para avisar al responsable. Este silo también puede detectar si es necesario aumentar la velocidad de empuje o no, gracias a la interconexión con otras zonas y a la estandarización de los parámetros de velocidad.
Así pues, el redler de alimentación también se puede controlar desde el HMI para que vaya a más o menos velocidad en función de las necesidades de combustión.
Proceso de combustión
La tolva detecta los máximos y los mínimos de biomasa transportados para la combustión gracias a un sensor instalado para ello. En función de las señales que obtiene, detecta el momento en el que no hay suficiente biomasa y «ordena» a la alimentación (tornillo sinfín o empujador) junto con las parrillas que modifiquen su velocidad para ajustar la temperatura de la quema. De esta forma, si se necesita más temperatura, más velocidad; si se necesita menos, menor velocidad. Esto se traduce en un ahorro de la biomasa, ya que al ajustar la velocidad, se ajustará la cantidad de consumo. Además, garantiza la eficiencia en el proceso ya que, si los datos obtenidos no se ajustan a los parámetros establecidos se puede actuar en consecuencia para aprovechar al máximo los recursos.
Por otra parte, a la hora de someterse al proceso de quema, la biomasa se debe mezclar con un comburente: el oxígeno. En esta parte del proceso es esencial alcanzar temperaturas muy determinadas para que se haga una buena combustión y el proceso sea eficiente y aporte la calidad esperada. Esto se garantiza gracias a unas turbinas. Estas se pueden automatizar para que inyecten más o menos aire en función a unos sensores que detecten la medición de oxígeno resultante de la combustión. Esto se traduce en una garantía de calidad y eficiencia ya que se sabe si el proceso no obtiene el resultado esperado y, en caso de ser así, se actúa para que se pierda la mínima energía posible.
Cabe destacar que tanto el silo, como la tolva o las turbinas pueden actuar en función a sus propios sensores o se pueden interconectar para actuar en consecuencia de los resultados de otros procesos. Pongamos un ejemplo: si la tolva tarda mucho en llenarse, puede ser por varias causas:
El silo puede estar vacío
El redler de alimentación puede dar fallos (en cuyo caso habría sonado la alarma)
La propia tolva puede haberse roto de forma mecánica, pero eléctricamente funciona bien.
El sistema de control detecta ese tiempo extra que tarda la tolva y “analiza» el rendimiento de la misma y relaciona sus datos con resto de procesos. De esta forma, el sistema puede identificar un fallo por un valor analógico en la propia tolva o en otra parte del proceso (el silo, el redler o el tornillo sinfin). Esto ayuda a detectar zonas del proceso que nos hace perder eficiencia. Además, permite saber su causa, ya sea un simple desajuste o un posible fallo de mantenimiento.
Emisiones
Garantizar que los gases de combustión que está emitiendo la biomasa son limpios es una de las partes fundamentales de esta tecnología. Para ello estas plantas disponen de diferentes tratamientos físicos y químicos, dependiendo del origen de la biomasa, que reducen al máximo los posibles contaminantes.
Así, es habitual monitorizar en chimenea la lectura de contaminantes tales como Partículas, NOx, SO2, HCl o HF entre otros y actuar en consecuencia. La medida registrada en estas sondas se introduce en un lazo de control que ajusta de forma automática la velocidad inyección de reactivos tales como urea, amoníaco, carbón activo o BICAR.
Para el control de partículas es importante evitar la colmatación del filtro, lo que se logra midiendo con unos sensores la pérdida de carga en el mismo y cuando supera un determinado valor ejecuta una inyección de aire comprimido que limpia las mangas.
Todos estos sensores están automatizados para que generen alarmas y mensajes vía mail o mensaje de móvil en caso de fallo para que la planta esté dando siempre la máxima garantía. De la misma manera se disponen de los datos adecuadamente tratados y ordenados para que la administración, en caso de que se requiera, pueda conectarse en remoto y comprobarlos a tiempo real.
Automatizando todos estos procesos no solo obtenemos el ahorro de recursos y la máxima eficiencia, antes mencionados. Sino que también podemos recoger estos datos en una gráfica para que se pueda analizar el rendimiento de todos los procesos. De esta forma podemos ver claramente la evolución y la tendencia de cada una de las zonas, las alarmas que estas han dado o, en caso de no haber sonado la alarma, qué zonas tienen un rendimiento más bajo o si hay algún fallo de mantenimiento ya sea mecánico o eléctrico.
Las herramientas que harán que no desperdicies ni una pizca de energía.
Para controlar todo el proceso de generación de energía a partir de biomasa, se puede hacer de dos formas, mediante la instalación de un sistema de control PLC+HMI o un sistema de control PLC + SCADA. Ambos nos permiten optimizar el proceso de obtención de la energía y mejorar su eficiencia. De esta forma, nos ayudan a ahorrar costes de producción y a facilitar y predecir las necesidades de mantenimiento. Aunque con ligeros cambios.
Si incorporamos un sistema de control PLC+HMI este nos permitirá:
Controlar y monitorizar todo nuestro proceso de transporte, combustión y filtración.
Comunicarnos de forma sencilla e intuitiva con el propio proceso para realizar cambios en función a la temperatura, la velocidad en alcanzar la temperatura o el nivel de O2 en el humo resultante.
Registrar datos, aunque menos que en el caso de los PLC+SCADA.
Reemplazar dispositivos mecanizados como selectores, pulsadores y pilotos por controles táctiles, consignas de trabajo, configuraciones de tiempo y representaciones gráficas.
Envío de alarmas y registros de todo el proceso.
Si por el contrario incorporamos un sistema de control compuesto por PLC+SCADA podremos:
Controlar la calidad de los productos y la temperatura de los fluidos a calentar.
Obtención de indicadores de ahorro y rendimiento. Ahorro económico o la energía producida, entre otros.
Gestionar el proceso de combustión y monitorizar nuestras métricas en tiempo real y de forma remota.
Monitorización, registro y almacenamiento de alarmas de la instalación y de datos obtenidos de los sensores. Más que en el caso de un HMI.
Integración con un ERP a elección del cliente.
Envío de alarmas y creación de informes y gráficas a partir de los datos obtenidos sobre eficiencia.
Simulaciones en el sistema.
Pronóstico de fallos para el mantenimiento de la maquinaria.
Reemplazar dispositivos mecanizados como selectores, pulsadores y pilotos por controles táctiles, consignas de trabajo, configuraciones de tiempo y representaciones gráficas.
Como podemos ver, para que ese proceso sea un recurso infalible de ahorro, debe de pasar varias acciones a diferentes parámetros muy concretos. Por lo que no es de extrañar que sean necesarios estrictos controles de calidad y numerosas revisiones de eficiencia.
En Binoovo Smart Industry buscamos que la energía sea eficiente y aporte valor al proceso productivo. Queremos que sea sencillo crear energía limpia para fomentar un desarrollo sostenible dentro del sector industrial.
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