REVISTA DIGITAL AUTOMATIZACIÓN 360
INDUSTRIE 4.0 10ma. EDICIÓN Diciembre/2016
AUTOMATIZACIÓN 360
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CONTENIDO
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EDITORIAL EQUIPO DE TRABAJO AUTOMATIZACIÓN 360
el gurÚ LAS CINCO MEDICIONES MÁS IMPORTANTES PARA LA EFICIENCIA ENERGÉTICA MEJORE
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SIEMENS ES LA PRIMERA COMPAÑÍA CON CERTIFICADO DE SEGURIDAD PARA EL DESARROLLO DE PRODUCTOS DE AUTOMATIZACIÓN
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reportaje 360 PSICOLOGÍA POSITIVA: FELICIDAD EN EL TRABAJO SIEMENS PRESENTA LA PRIMERA TABLET PC PREPARADA PARA APLICACIONES INDUSTRIALES
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ingeniería en detalle IoT?... IIoT? DANDO UN VISTAZO MAS AMPLIO SOBRE EL CONCEPTO DE INDUSTRIE 4.0
aL TABLERO
de la teorÍa a la prÁctica UNA REVISIÓN DEL ESTADO NORMATIVO E INVENTARIO DE LAS EMISIONES DE CO2 EN COLOMBIA PARA EL CUMPLIMIENTO DEL ACUERDO COP 21-PARIS 2015 PARTE 1
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ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL PROCESAMIENTO DE LLANTAS USADAS EN LA PRODUCCIÓN DE BIODIESEL EN CONDICIONES DE ALTA PRESIÓN Y TEMPERATURA
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ENTENDIENDO MAS AMPLIAMENTE INDUSTRY 4.0
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EDITORIAL
editorial Equipo de trabajo Automatizacion 360
En muy pocos años la humanidad ha pasado de los sistemas tradicionales de comunicación a tecnologías que nos acercan cada día mas, con la salida al mercado de los teléfonos celulares y con la masificación de los mismos ya no hay excusa para no estar comunicados, sin embargo esto no es suficiente, con la llegada de los teléfonos inteligentes, ya es posible tener un mar de información en la palma de la mano, aun así a medida que nos familiarizamos con el uso de estos equipos, necesitamos más y vamos adaptando estas nuevas innovaciones en nuestro ADN. Hoy en día, muchos de los dispositivos de planta cuentan con diagnósticos básicos y otros avanzados del
proceso, contamos con la información, sin embargo, existe otro fenómeno; no por tener mucha información es garantía de poder mejorar los procesos, existen varias plantas industriales que tienen la información, pero primero, no es aprovechada y segundo, tienen la información, pero no es bien administrada, y esto hace que los procesos productivos no reflejen una mejora sustancial vs la inversión. En reto hoy en día no es tener información sino lo verdaderamente importante es poder analizarla con el suficiente criterio para poder tomar decisiones que impacten la producción de forma positiva.
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Dirección General Miguel Galvis Editorial: Automatización 360 Mercadeo y RR.PP Alexandra Díaz Jaime García Lucia Montoya Diseño y Diagramación Andrea Paola Gutiérrez Alejandro Beltran Asesor Legal Oscar Méndez Administración y Contabilidad Clara Merchan
Colaboradores Angie Vera Hostos Andres Gorenberg Blademir Emerson Javier Perez Luis Eduardo Jaimes Marcela Blanco Siemens Victor Marulanda
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Las cinco mediciones más importantes para la eficiencia energética Process Management
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Su planta de procesos es única. Identificar dónde se consume la energía y dónde se puede ahorrar sigue siendo un desafío para muchos gerentes de planta. El consumo de la energía dentro de las instalaciones industriales es muy complejo. Existen miles de procesos de fabricación en funcionamiento y no existen dos exactamente iguales, incluso dentro de la misma organización. Sin embargo, las oportunidades para ahorrar energía son significativas y los resultados hacen que casi cualquier mejora valga la pena. Entonces, la pregunta es ¿por dónde empezar? En el presente informe identificamos cinco prioridades de medición que deberían ser un factor a tener en cuenta para cualquier equipo de gestión de planta que busque obtener una mejor comprensión del consumo de la energía de procesos. Para cada una de estas áreas, las prácticas efectivas de medición y la monitorización le permitirán realizar una mejor gestión del consumo de energía en toda la planta.
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Sistema de vapor: Estas son algunas de las principales prioridades de medición para mejorar la eficiencia energética, además de aumentar la seguridad y la confiabilidad:
Fluidos de los servicios generales:
medición de caudales y gestión del consumo Una planta papelera de Nueva Inglaterra está ahorrando USD 1 millón al año al controlar más de cerca el vapor, el aire y el agua.
Aire comprimido:
medición del caudal para identificar fugas y gestión del consumo En América del Sur, una planta química está ahorrando USD 750.000 al año gracias una mejor manera de medir el caudal de aire comprimido.
Calderas:
mejor medición del nivel del colector de vapor En Estados Unidos, una planta papelera minimizó los disparos de las calderas durante el arranque a través de mediciones más precisas del nivel de la caldera.
Intercambiadores de calor:
predicción y detección de obstrucciones Las refinerías de petróleo están utilizando instrumentación inalámbrica para brindarles visibilidad a los operarios respecto del rendimiento de los intercambiadores de calor a fin de alcanzar un menor consumo de combustible y una mejor calidad del producto.
monitorización de purgadores de vapor Barking Power, una planta generadora de energía del Reino Unido, encontró una fuga en un purgador de vapor que les estaba costando USD 2.200 por día. A continuación se explica cada ejemplo, por qué es importante y qué se puede hacer para lograr el ahorro de energía.
Fluidos de los servicios generales: medición de caudales y gestión del consumo Los fluidos de los servicios generales son el elemento vital de la planta. El agua, el aire, el gas y el vapor son todos fundamentales para sus operaciones. La falta
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de cualquiera de ellos podría provocar el cierre de la planta. Los clientes suelen decirnos: “Por supuesto, puedo decirle cuánto gas natural compramos en un año, pero no tengo ni idea de cuánto utiliza cada unidad de proceso”. Cada planta es diferente, pero es razonable decir que, para la mayoría de las plantas, entre el 5% y el 15% de la energía de un sitio se desperdicia en fluidos de los servicios generales perdidos o derrochados. Esta podría ser una oportunidad para ahorrar entre USD 1 millón y USD 15 millones por año. Medir el caudal de todos los fluidos de los servicios generales en su planta es importante para comprender los patrones de consumo. Los caudalímetros brindan mediciones del proceso que son esenciales para la gestión energética. Medir el caudal en varias ubicaciones del proceso ayuda a informar actividades que son importantes para mejorar la eficiencia energética, como equilibrar el caudal de energía a los puntos de uso, detectar fugas y cambios inusuales en el consumo, priorizar acciones de ahorro de energía y comunicar los indicadores claves de rendimiento (KPI) al personal de planta. El caudalímetro Rosemount™ 3051SFA Annubar™ es solo uno de los tantos caudalímetros que ofrece Emerson™. Cada uno tiene características o funciones únicas que lo hacen apto para tipos específicos de líquidos y aplicaciones. Por ejemplo, los caudalímetros integrados de presión diferencial (DP) tienen un costo de instalación mucho más bajo que algunos medidores convencionales. Si el costo y tiempo de instalación son una preocupación importante, también debería considerar implementar un sistema inalámbrico. Los instrumentos Smart Wireless de Rosemount se pueden instalar a tan solo una cuarta parte del costo de los instrumentos cableados.
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Recomendamos medir el caudal de cada fluido de los servicios generales en todos los centros de control de la energía: los principales consumidores de energía o las principales subsecciones de la planta. Los caudalímetros envían información a un sistema de información de gestión energética (EMIS), que interpreta y analiza la la informació, y que puede alertarlo sobre cambios que indiquen un desperdicio de energía. El software Energy Advisor de Emerson es un simple agregado al
Para ayudar a compensar el costo de la subida de los precios del combustible, una planta de celulosa y papel de Nueva Inglaterra implementó un programa integral de gestión energética. “Rápidamente nos dimos cuenta de que, para ahorrar energía, necesitábamos medirla”, explicó el gerente energético de la papelera. “Sabíamos cuál era el consumo energético total, pero nunca habíamos medido las áreas energéticas individuales”. Después de considerar distintas tecnologías de medición del caudal, la papelera instaló dos redes inalámbricas, cada una con un Smart Wireless Gateway que se integró a la perfección con su sistema de control DeltaV™. Se instalaron un total de 60 caudalímetros inalámbricos Annubar 3051SFA Rosemount en líneas de vapor, aire, agua templada, agua natural y condensado. “Ahora podemos dar cuenta de casi todo el consumo de energía dentro de la planta”, afirmó el ingeniero de proyecto. “La información inalámbrica nos permitió centrar nuestra atención primero en las áreas de alta cantidad de energía y en las que tienen el mayor impacto en nuestros costos”. El resultado para esta papelera es que el proyecto se amortizó en menos de ocho meses, con ahorros de más de USD 1 millón en costos de energía en el primer año.
OSIsoft® PI System, líder de la industria, y a otras aplicaciones históricas. Con este software tendrá un sistema de información integral que le otorga visibilidad y una capacidad de toma de decisiones energéticas para el funcionamiento de su planta. En pocas palabras, el caudalímetro de Rosemount, junto con el software EMIS, le brinda la oportunidad de recuperar parte del 15% de energía desperdiciada en sus sistemas de servicios generales.
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Aire comprimido: medición del caudal para identificar fugas y gestión del consumo El sistema de aire comprimido de su planta consume mucha energía. Los sistemas de aire comprimido generalmente tienen muchas fugas y otros problemas que llevan al desperdicio de una gran cantidad de producto. Medir el caudal de un sistema de aire comprimido ayuda a identificar las áreas de consumo excesivo y a realizar una mejor gestión del consumo del aire en general. La mejor manera de realizar la medición del consumo de aire es con varios puntos de medición del caudal en todo el sistema de aire comprimido: las mediciones del caudal se pueden realizar en cada compresor, en los cabezales y en cada ramificación principal. Aumentar los puntos de medición del caudal le permite controlar más de cerca
de medición de caudal más utilizado. Este nivel más bajo de PPL es insignificante en el cálculo de energía consumida en el sistema de aire comprimido.
las fugas y administrar mejor el estado del sistema de aire comprimido.
En un caso registrado, una planta química de América del Sur logró un drástico aumento en la eficacia del sistema de aire comprimido y redujo los costos de electricidad. En este caso, el consumo de aire comprimido estaba subiendo rápidamente, aumentando los costos operativos e impulsando la necesidad de una mayor capacidad. Esta planta estaba preocupada por el riesgo de escasez de aire comprimido, lo cual podía llegar a provocar la falla del equipo neumático. Los ingenieros descubrieron que los caudalímetros de placa de orificio estaban creando una PPL alta en el sistema de aire comprimido. Su solución incluyó la remoción
La medición del caudal se puede realizar de distintas maneras y cada tipo de medición causará una pérdida permanente de presión (PPL) en cada punto de medición. Estas pérdidas permanentes de presión se agregan al gran desperdicio de energía causado por los compresores. Por esta razón, es fundamental dar cuenta de la PPL causada por la instalación de caudalímetros adicionales en un sistema de aire comprimido. El caudalímetro Annubar 3051SFA Rosemount tiene un impacto mucho menor sobre la presión que otros instrumentos de medición. Por ejemplo, promedia solo el 5% de la PPL de un caudalímetro de placa de orificio, el tipo de dispositivo
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de los caudalímetros de placa de orificio y la instalación de 10 caudalímetros Annubar de Rosemount: nueve para monitorizar la salida de cada uno de los nueve compresores y uno para medir el caudal en el cabezal principal. Estos 10 puntos de medición del caudal les permitieron a los operadores identificar el aumento del consumo en forma temprana, sin la pérdida innecesaria de presión del sistema que estaban causando las placas de orificio. Como resultado de la instalación de los caudalímetros Annubar de baja pérdida de presión, esta planta tuvo una mejora del 10% en la eficacia general del sistema de aire comprimido y una reducción anual de USD 750.000 en costos de electricidad, con el beneficio agregado de una presión mejorada de la línea en ubicaciones remotas del sistema.
Calderas: mejor medición del nivel del colector de vapor En las calderas, el nivel del agua contenida en el colector de vapor debe controlarse con precisión para optimizar la producción de vapor, maximizar la eficiencia de las calderas y mantener un funcionamiento seguro. Si el nivel del agua es muy bajo, existe el riesgo de que se dañe la caldera y un riesgo significativo de costosos disparos de la caldera. Si el nivel del agua es muy alto, el agua podría trasladarse con el vapor, lo que reduce la eficacia de la transferencia de calor y puede causar daños a la turbina corriente abajo. El rendimiento más eficiente del sistema de vapor es cuando las calderas están operando en forma estable y se evitan costosos ciclos repetidos de parada, purga y puesta en marcha. Las mediciones confiables del nivel del colector son un factor importante a la hora de alcanzar la condición de funcionamiento deseada. Tradicionalmente, el nivel del agua de la caldera de vapor se mide a través de distintos métodos, que incluyen procesos mecánicos simples y distintos sistemas de calibración electrónica. El código para recipientes a presión y calderas (BPVC) requiere una indicación visual local del nivel de agua del colector. Esto se logra mediante el uso de vidrios, indicadores de nivel magnéticos o sistemas, tales como el sistema de calibración electrónica Hydrastep ™ de Emerson. El BPVC también requiere mediciones de nivel adicionales y redundantes del líquido del colector de la caldera. Se utilizan sistemas electrónicos más avanzados para controlar el nivel
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guiada. Juntos, estos dispositivos ofrecen una solución de poco mantenimiento que brinda un alto grado de precisión para el control del nivel del colector de la caldera. Veamos un ejemplo: una importante papelera de Estados Unidos estaba sufriendo una pérdida de la producción y el aumento de los costos de los servicios generales debido al disparo de la caldera durante las puestas en marcha de rutina. Los disparos de la caldera eran causados por un error de lectura del nivel de la caldera de un transmisor de presión diferencial instalado con las líneas de impulsión. El transmisor de nivel por presión diferencial se calibró para la presión y temperatura de operación de toda la caldera. Sin embargo, durante la puesta en marcha, cuando la caldera estaba fría, las diferencias de densidad del agua y el vapor causaron errores en las lecturas del nivel de presión diferencial. La solución fue complementar la medición por presión diferencial con un Rosemount 5301 Radar por onda guiada con compensación dinámica de vapor. Con lecturas de nivel más precisas durante todas las condiciones de los procesos, desde la puesta en marcha hasta el resultado total, se logró minimizar los disparos de la caldera. La papelera ahora disfruta de una mayor eficacia de la caldera, una menor cantidad de paradas del proceso no planificadas y una mayor producción.
del agua de la caldera. Estos sistemas avanzados para el control del nivel del colector de la caldera emplean mediciones de nivel por presión diferencial. Estas mediciones se pueden ajustar a los parámetros de presión y temperatura de la caldera para compensar la densidad y obtener mejores cálculos del nivel. En algunas situaciones, un transmisor por radar de onda guiada (GWR) ofrece una alternativa para la medición del nivel del colector de vapor. Los transmisores GWR pueden medir el nivel de una manera que es completamente independiente de la densidad del líquido, de modo que no se necesita la complejidad que implica la compensación de densidad. En una instalación típica, el transmisor GWR se monta en la parte superior de una cámara que es externa a la caldera, con una sonda que se extiende desde el GWR hasta el fondo de la cámara. Al utilizar información del nivel en la estrategia de control, se puede lograr el control del nivel del colector. Para cumplir con los requisitos de BPVC para la redundancia en las aplicaciones del nivel del colector de la caldera, se puede utilizar una medición de nivel por presión diferencial además del radar por onda
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consumo de energía. Los costos de energía aumentan cuando la obstrucción requiere que se suministre más calor para un cambio de temperatura necesario.
Intercambiadores de calor: predicción y detección de obstrucciones Las instalaciones de procesos pueden tener cientos de intercambiadores de calor, que pueden obstruirse con el tiempo, afectando directamente a la capacidad de producción, los costos de mantenimiento y el consumo energético. La obstrucción de los intercambiadores de calor puede aumentar a causa de muchos factores, que incluyen sedimentos, corrosión, descomposición y cristalización. Sin embargo, debido a la dificultad y al alto costo percibido de la monitorización en tiempo real, muchos intercambiadores de calor solo reciben una verificación periódica, durante las rondas de campo. Los operadores, que utilizan métodos de medición visuales y manuales, suelen tener dificultades para detectar signos de contaminación y, con el tiempo, se producen acumulaciones. La acumulación impide la transferencia de calor, reduce la producción y aumenta el
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¿No sería grandioso si pudiera mantener la capacidad de producción óptima y detener las pérdidas energéticas en hasta un 10% anual al saber siempre cuándo es momento de limpiar los intercambiadores de calor? Estos dos resultados son posibles con el uso de la solución Heat Exchanger Health Monitoring de Emerson. Brinda mediciones de temperatura y presión establecidas en tendencias, registradas y analizadas para alertar a los operadores sobre posibles problemas de diseño u obstrucción antes de que surjan. Estas herramientas les
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y calientes del intercambiador. El Smart Wireless Gateway conecta la red del instrumento de organización automática con el sistema host y las aplicaciones de datos. El AMS™ Suite de Emerson: los gráficos de activos para las operaciones (Asset Graphics for Operations) ofrecen visualizaciones gráficas en tiempo real que indican un funcionamiento anormal, incluyendo notificaciones de tasas altas de obstrucción o “limpieza necesaria” del intercambiador. Implementar la monitorización del estado de los intercambiadores de calor puede mejorar la planificación de la producción al permitirle programar con precisión la limpieza de los intercambiadores de calor más obstruidos a fin de mantener una transferencia de calor óptima y reducir la pérdida de energía en hasta un 10%.
brindan a los operadores toda la información (transferencia de calor calculada, coeficiente de transferencia de calor del intercambiador, factores de obstrucción y costo de la degradación) que necesitan los ingenieros para mantener los intercambiadores de calor en niveles de rendimiento óptimos.
La monitorización del estado de los intercambiadores de calor produjo grandes resultados para las refinerías de petróleo. En cada refinería de petróleo hay cientos de intercambiadores de calor. La obstrucción gradual de los intercambiadores de calor reduce la transferencia de calor, lo que requiere que se queme más combustible. Con el tiempo, el calentador de crudo alcanzará su capacidad máxima, que luego puede limitar la producción de la refinería y reducir la calidad del producto. Agregar instrumentos inalámbricos de presión y temperatura es económico y fácil de implementar, y les brinda a los operadores visibilidad del rendimiento de los intercambiadores de calor. Al monitorizar las temperaturas de entrada y salida, y los caudales de proceso tanto del lado frío como del caliente, los operadores pueden disminuir el consumo de combustible y reducir los costos de energía, además de garantizar una mayor utilización de la unidad y una calidad de producto más constante.
La solución Heat Exchanger Health Monitoring de Emerson está compuesta por software e instrumentos listos para utilizar. Los transmisores de presión inalámbricos de Rosemount se utilizan para detectar aumentos en la presión diferencial en lados calientes o fríos del intercambiador de calor, lo que indica que un intercambiador específico necesita limpieza. Los caudalímetros por presión diferencial inalámbricos de Rosemount miden el caudal a través de cualquiera de los dos lados del intercambiador para calcular la transferencia de calor y para detectar tasas altas de obstrucción. Los transmisores inalámbricos de temperatura de puntos múltiples de Rosemount pueden monitorizar hasta cuatro canales de temperatura, lo que permite medir los diferenciales de temperatura de entrada/salida para los lados fríos
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Sistema de vapor: monitorización de purgadores de vapor
Energía de EE. UU.(1), “en los sistemas de vapor que no recibieron mantenimiento durante tres a cinco años, es posible que haya fallado entre el 15% y 30% de los purgadores de vapor instalados, permitiendo que escape el vapor activo”.
La mayoría de las plantas industriales utilizan calor de vapor para brindar la energía que impulsa los procesos. Los componentes evidentes de este sistema de vapor son las calderas y las líneas de distribución de vapor. Un componente fundamental del sistema de vapor que se suele pasar por alto son los purgadores de vapor: las válvulas mecánicas que dejan salir el agua condensada del sistema pero mantienen el vapor adentro. Una planta grande puede tener miles de purgadores de vapor distribuidos en todo el sistema de vapor.
El Rosemount 708 Transmisor acústico inalámbrico, que opera en una red Smart Wireless de Emerson, monitoriza los purgadores de vapor de manera continua y detecta las deficiencias inmediatamente. El dispositivo en sí mismo no es intrusivo y es muy fácil de instalar: simplemente se ajusta a la tubería con bandas de montaje de acero inoxidable, corriente arriba del purgador de vapor. Pequeño y liviano, este dispositivo se puede instalar sin inconvenientes en espacios limitados y áreas peligrosas. Recomendamos monitorizar todos los purgadores principales: los que tengan altas probabilidades de pérdida de vapor si fallan estando abiertos y los que tengan una función indispensable en el proceso. Los transmisores 708 de Rosemount se organizarán automáticamente en una red que ofrecerá información en tiempo real sobre el estado del sistema de vapor.
Cuando un purgador de vapor falla, lo hace en una de dos maneras: abierto o cerrado. Un purgador de vapor abierto tiene fugas y desperdicia una energía valiosa. Un purgador de vapor cerrado permite que el agua condensada se acumule en la tubería de vapor, creando problemas de confiabilidad y causando eventos de “golpe de ariete” que pueden dañar el sistema de vapor y cualquier equipo conectado de la planta. Los purgadores de aire tienen una vida útil promedio de aproximadamente cinco años, de modo que el reemplazo periódico de los purgadores en falla es esencial para el correcto funcionamiento del sistema de vapor.
1. Departamento de Energía de EE. UU. Oficina de Fabricación Avanzada. Eficiencia Energética y Energía Renovable. Consejos de vapor Hoja n.º 1 DOE/GO-102012-3401. Enero de 2012. Archivo PDF.
Los purgadores de vapor en falla no siempre son evidentes. Por lo general, se detectan durante las rondas de inspección manual que se programan solamente en forma anual, o incluso con menor frecuencia. La factura de energía de una planta promedio puede ser de entre USD 20 millones y USD 30 millones por año y, según el Departamento de
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EL GURÚ en costos de vapor. Además, como las inspecciones manuales de dichos purgadores ahora se redujeron a unas pocas al año, la empresa también logró un ahorro de USD 15.627 en costos de mantenimiento anuales. “Con una monitorización acústica en línea, la planta ahora recibe una advertencia temprana cuando fallan los purgadores”, explicó el Dr. André Joubert, gerente de sistemas de control e instrumentación de Sasol. “En general, los transmisores acústicos inteligentes se amortizaron en menos de tres meses”.
En Barking Power, una planta generadora de energía del Reino Unido, se instalaron 35 transmisores acústicos en los purgadores de vapor. En la primera semana de operación, esta nueva tecnología identificó una fuga en un purgador de vapor sobrecalentador de alta presión. Se calculó que el costo de esa fuga era de más de € 1.400 (USD 2.200) por cada 24 horas de funcionamiento. “Estos dispositivos nos dan un mejor panorama de lo que está pasando”, aseguró Tony Turp, ingeniero senior de control. Además, destacó que la planta ahora puede hacer un mejor uso de sus recursos de mantenimiento al planificar las reparaciones por adelantado. “En general, mejoramos la eficiencia de la planta, disminuimos las pérdidas de vapor y mejoramos la seguridad y productividad de nuestro personal”, agregó Turp. La empresa petroquímica sudafricana Sasol Technology instaló transmisores acústicos en 20 purgadores de vapor principales y obtuvo aproximadamente USD 42.000 en ahorros anuales
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No se puede gestionar lo que no se mide
Para obtener recursos adicionales sobre el uso de mediciones para aumentar la eficiencia y la confiabilidad energéticas en toda la planta, visite www.EmersonProcess.com/Rosemount-energy
Arriba se presentaron varios ejemplos en los cuales las plantas industriales utilizaron mejores tecnologías de medición para ahorrar energía y así reducir los costos operativos. Una planta papelera de Nueva Inglaterra está ahorrando USD 1 millón al año al controlar más de cerca su consumo de vapor, aire y agua. En América del Sur, una planta química está ahorrando USD 750.000 al año gracias una mejor manera de medir el caudal de aire comprimido. En Estados Unidos, una planta papelera minimizó los disparos de las calderas durante la puesta en marcha a través de mediciones más precisas del nivel de la caldera. Las refinerías de petróleo están utilizando instrumentación inalámbrica para brindarles visibilidad a los operarios respecto del rendimiento de los intercambiadores de calor a fin de alcanzar un menor consumo de combustible y una mejor calidad del producto. Una planta generadora de energía encontró una fuga en un purgador de vapor que les estaba costando USD 2.200 por día. Una compañía petroquímica de Sudáfrica ahorró aproximadamente USD 42.000 anuales en costos de vapor al instalar transmisores acústicos. Su situación es única, pero implementar al menos una de estas cinco estrategias de medición lo iniciará en el camino del ahorro de energía en su planta.
Oficinas centrales globales Emerson Process Management 6021 Innovation Blvd. Shakopee, MN 55379, EE. UU. +1 800 999 9307 o +1 952 906 8888 +1 952 949 7001 RFQ.RMD-RCC@EmersonProcess.com Emerson Process Management, SL C/ Francisco Gervás, 1 28108 Alcobendas — MADRID España Tel. +34 91 358 6000 Fax +34 91 358 9145
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Siemens es la primera compañía con certificado de seguridad para el desarrollo de productos de automatización Carsten Meier, Marketing Manager TIA Portal Siemens AG, Digital Factory , Factory Automation Siemens recibe la certificación TÜV SÜD basado en la norma IEC 62443-4-1 en materia de seguridad industrial en el proceso de fabricación de sus componentes de automatización.
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EL GURÚ Siemens recibió la certificación en siete lugares de desarrollo en Alemania. Entre otras cosas, estos lugares están desarrollando los controladores industriales Simatic S7, PC industriales Simatic y sistemas HMI (Interfaz Hombre Máquina) y accionamientos SINAMICS, así como el software de ingeniería TIA Portal (Totally Integrated Automation). La serie internacional de las normas IEC 62443 define las medidas de seguridad de los sistemas de automatización industrial, con la parte 4-1 de la norma que describe los requisitos del proceso de desarrollo del fabricante.
Siemens es la primera compañía en recibir la certificación TÜV SÜD basado en la norma IEC 62443-4-1 para el proceso interdisciplinario de desarrollo de productos de automatización y accionamiento incluyendo el software industrial.
El certificado TÜV SÜD se basa en la norma IEC 62443-4-1 estándar (Secure Product Development Lifecycle Requirements, Draft 3 Edition 10, 01.2016). Esta norma incluye requisitos relativos a la seguridad, tales como capacidades y conocimientos técnicos, la seguridad de los componentes de terceros, procesos y aseguramiento de la calidad, la arquitectura y el diseño seguro, y la emisión de manipulación, así como las actualizaciones de seguridad, parches y gestión del cambio. Como proveedor de automatización y software para la industria, Siemens está continuamente mejorando sus productos y soluciones en materia de seguridad industrial. Con este logro, la compañía está documentando su enfoque de "seguridad por diseño" de productos de automatización y está dando a integradores y operadores una visión transparente sobre las medidas de seguridad de IT. Integradores y operadores utilizan esto para la concepción y el funcionamiento de los procesos de automatización y sistemas que utilizan la tecnología de Siemens y el concepto de protección de "defensa en profundidad".
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Para garantizar una protección completa de las instalaciones industriales de los ataques cibernéticos internos y externos, todos los niveles deben protegerse al mismo tiempo - que van desde el nivel de gestión de la planta a nivel de campo y de control de acceso a la protección contra copia. Es por esto que el enfoque de Siemens es de protección integral ofreciendo defensa en todos los niveles "defensa en profundidad". Este concepto es de acuerdo a las recomendaciones de ISA99 / IEC 62443 - el principal estándar para la seguridad en aplicaciones industriales.
Contacto: perezjavier@siemens.com ¿Quieres conocer más? www.siemens.com/industrialsecurity
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REPORTAJE 360
PsicologĂa Positiva: Felicidad en el Trabajo Maria Marcela Blanco Arevalo
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Vivimos en un mundo competitivo, cada vez más exigente. Ahora tendemos a tener menos tiempo, menos descanso y estamos generalmente más ansiosos por todas las responsabilidades que tenemos diariamente. Esta misma experiencia de vida va creando circuitos cerebrales desde los cuales operamos y canalizamos la nueva información, a lo que muchos autores le llaman esquemas mentales, Jhonson-Laird y Byrne (1991). Desde esa creación de circuitos, las personas tenemos una visión del mundo, dependiendo de las experiencias que tengamos en la vida proyectamos en nuestro diálogo parte del esquema mental y de la forma de ver el mundo.
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REPORTAJE 360
La psicología como ciencia ha generado grandes aportes a los estilos de vida de las personas, para recuperar la capacidad de poder ser funcional y de recuperar el equilibrio que por la ansiedad, la depresión, las fobias, la baja autoestima, el estrés, la dependencia, etc., se ha perdido. Todo lo anterior está en función de las experiencias negativas que vivimos, experiencias no satisfactorias y que deben ser superadas para poder restaurar la funcionalidad, según los aportes de Wilhelm Wundt desde la psicología tradicional.
tradicional se ha quedado corta, pues si bien no ha dejado de lado las experiencias positivas, a la fecha de hoy han sido mínimos los estudios conocidos al respecto y sobre todo los aportes a las personas equilibradas. Martin Seligman, quien fue presidente de la American Psychological Association venía haciendo esta observación en sus intervenciones de su praxis profesional, con sus años de experiencia logro identificar que las habilidades y recursos que una persona necesita para volver a equilibrar su vida, no son las mismas que se requieren para desarrollar el máximo potencial de las fortalezas y bienestar. Es decir, aquellas personas que logran estar a la altura de las circunstancias y saben utilizar ante las nuevas experiencias y problemas sus recursos de forma eficaz. Estas habilidades son diferentes a las de las personas que han logrado equilibrar su vida luego de vivir una experiencia negativa y que no han aprendido a reconocer sus virtudes para obtener lo mejor de sí ante las circunstancias.
Ahora, ¿Qué aportes ha hecho la psicología a aquellas personas que no han perdido la capacidad de ser funcional? A aquellas personas que tienen vidas equilibradas, que se levantan, van a sus trabajos, llevan estudios y en la noche leen o se entretienen con un programa de televisión, esas personas que no requieren del apoyo de un psicólogo. Con esas personas la psicología
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REPORTAJE 360 vacaciones, sino de un regalo más hermoso para nuestras vidas como lo es disfrutar de nuestro presente y de las tareas del día a día, entonces nos preguntamos ¿Qué características debe tener? ¿Qué debemos incluir? Las respuestas a estas preguntas las tiene la psicología positiva que a partir de los estudios ha logrado mostrar con mayor claridad.
Martin Seligman y junto a sus colaboradores comenzaron a descubrir a través de métodos científicos qué se necesita y cómo se logra el máximo desarrollo de las virtudes personales sin necesidad de padecer un trastorno psicológico, este conjunto de experimentos y actuales conclusiones se ha denominado Psicología Positiva, que según este autor se puede definir como “el estudio científico del funcionamiento óptimo del ser humano”.
Ahora bien, ¿Cómo podemos apoderarnos de los beneficios que brindan estas investigaciones?, debemos acortar la brecha que existe entre saber algo y hacer algo, por lo que quiero invitarlos a practicar el siguiente ejercicio que ha demostrado tener eficacia en la experimentación del bienestar y en tener un mayor contacto con una vida feliz en el día a día.
Los beneficios de estos nuevos estudios e investigaciones sobre las experiencias y emociones positivas del ser humano no son solo poder recuperar el equilibrio psicológico sino también poder estar a la altura de las circunstancias en cada experiencia vivida, ya que una vez aprendamos a reconocer cuales son nuestras fortalezas y cómo podemos hacer uso de ellas hemos aprendido a potenciar nuestras fortalezas. Mihalyi Csikszentmihalyi otro de los fundadores de la psicología positiva, también ha hecho estudios de emociones positivas y ha sido reconocido por sus trabajos en el desarrollo de la creatividad y el lograr fluir en nuestras experiencias cotidianas, así la felicidad no dependerá solo de momentos grandiosos como cuando logras comprar una casa, casarte, graduarte en tu carrera o la llegada de las
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El ejercicio que les propongo es fácil de realizar, solo se requiere de su voluntad y ganas de conocer los beneficios que los científicos anteriormente mencionados han descrito de la psicología positiva, solo se necesita una libreta. En esta libreta que debe ser personal, comenzará a escribir a partir de hoy todo lo bueno que recuerde que le ha sucedido en el día (hágalo antes de acostarse) enfóquese en las emociones positivas que experimentó y en las acciones y resultados positivos. Si está casado aún mejor ¡Hágalo con su pareja! Como ven el ejercicio es sencillo y antes de generar supuestos, inténtelo solo por hoy. ¿Recuerdan lo que mencioné al inicio del presente artículo?, los esquemas mentales. Con este ejercicio lograran tener un espacio para visualizar lo positivo de su rutina diaria, las pequeñas cosas que logró, lo que le hizo reír y lo que agradece de lo vivido. Este simple ejercicio que podría comenzar de una forma forzada le permitirá comenzar a crear nuevos circuitos cerebrales desde donde las nuevas experiencias se canalizarán. La evidencia de este ejercicio ha demostrado que las experiencias estresantes o ansiosas se afrontan con un mayor optimismo e incluso con creatividad para su solución.
Maria Marcela Blanco Arevalo
Sin duda alguna, la psicología positiva tiene un gran futuro y sus aportes ya se cuantifican en el área clínica, coaching y organizacional, los nuevos conceptos de las organizaciones saludables están siendo adoptados por las empresas líderes que apuestan al desarrollo del bienestar subjetivo del empleado y la felicidad, por supuesto con grandes dividendos para la satisfacción y motivación de la fuerza productiva desde donde los resultados y desempeño laboral de la organización beneficia a todos.
Coach Profesional. Psicóloga, Especialista en Gerencia de Recursos Humanos y en Gestión del conocimiento y Capital Intelectual. Master en Neuropsicología en Educación. Docente Universitaria y Consultora Organizacional con 15 años de experiencia.
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Cuando la ingeniería puede enviar un cohete a Marte ó 40 millones de granos de maíz a las tiendas. Eso es Ingenio para la vida. Sincronización, precisión y consistencia. Los fabricantes consideran estos factores tan importantes para construir cohetes, así como para tratar de producir 30.000 bolsas perfectas de popcorn. Es por esto que las compañías eligen a Siemens para conseguir un software que pueda proporcionar innovación rápidamente en cada etapa del proceso de manufactura, desde el diseño hasta la producción. Y de esta manera crear mejores productos, más eficientes y más rentables. Eso es Ingenio para la vida.
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Siemens presenta la primera tablet PC preparada para aplicaciones industriales • La primera tablet PC para aplicaciones industriales móviles. • Incluye un chipset de alto rendimiento con funciones industriales prácticas para tareas exigentes y aplicaciones gráficas industriales. • Seguridad TPM 2.0 para proteger el sistema y los datos. Siemens ha lanzado al mercado por primera vez una tablet PC. La tablet PC industrial Simatic ITP1000 es actualmente la más veloz del mercado. Tiene una pantalla proyectiva-capacitiva, multitouch, de 10,1
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pulgadas, el último procesador Intel Core i5 Skylake, y un Módulo de Plataforma Segura (TPM). Gracias a su diseño industrial, esta Simatic ITP1000 está especialmente preparada para servicios, producción, medición y pruebas, además de permitir el monitoreo y control de sistemas de automatización por parte del operador in situ al lado de la máquina o proceso. Esta nueva tablet PC soporta Windows 7 y Windows 10. Con muchas interfaces diferentes y características de productos bien concebidas, la Simatic ITP1000 es versátil, se puede usar en cualquier lado, y se puede integrar a conceptos de planta nuevos y existentes. Con la disponibilidad de componentes a largo plazo, tal como ocurre con todas las Simatic PC, la nueva tablet PC Simatic ITP1000 se podrá usar por muchos años.
dos puertos USB 3.0. La PC tiene un módulo TPM 2.0 integrado para proteger el sistema y los datos, y un sistema de cierre Kensington para evitar robos. Se ha diseñado también una estación de conexión (Docking Station) con replicador de puertos que permite un práctico acoplamiento con una sola mano para poder utilizar la nueva tablet PC de Siemens como una estación de trabajo completa con monitor externo.
Para manejar las tareas más desafiantes, esta nueva tablet PC está equipada con un chipset de alto rendimiento con la última tecnología para CPU, Intel Skylake. La DDR4 RAM se puede mejorar hasta 16 gigabytes, y también se puede agregar una unidad SSD (unidad de estado sólido) de 256 o 512 gigabytes. Aún las tareas de automatización adaptadas a medida se manejan de modo flexible con las prácticas funciones industriales tales como RFID (identificación por radio frecuencia), lector de códigos de barra, cámara, y seis botones de funciones de programación libre. Una amplia variedad de interfaces como Bluetooth, WAN, LAN de 1 gigabit, RS 232 DC-in en serie, miniDP, ranura para tarjeta SD, un puerto USB tipo C y también brindan soporte
Las aplicaciones de servicios típicas de la nueva tablet PC industrial Simatic ITP1000 son videos tutoriales para tareas de mantenimiento simples, información de servicio relacionada con la ubicación y acceso remoto a las plantas. En los campos de la medición y pruebas, el uso que se le puede dar a esta tablet PC incluye simulaciones mecatrónicas como aquellas que minimizan el nivel sonoro emitido por automóviles y aeronaves, además de mediciones de consumo de energía, flujo y temperatura. Las aplicaciones de producción incluyen videos para capacitación de empleados nuevos, estaciones de montaje móviles, gestión de calidad, básculas para recolección de pedidos y sistemas de transporte sin conductor. Para el control y monitoreo del operador, el Simatic ITP1000 es útil para tareas relacionadas con ubicación, navegación interna, SmartAccess a los paneles y visualización basada en Web. Las aplicaciones de Office para evaluación de datos de producción, por ejemplo Excel, completan la propuesta de posibles aplicaciones de la nueva tablet PC industrial de Siemens.
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Información general: La nueva tablet PC industrial Simatic ITP1000 es parte del portafolios Siemens de PC industriales Simatic. Esto incluye las líneas de productos escalables de PC box, panel y rack, que se complementan con las versiones adicionales para aplicaciones especiales. La línea Simatic IPC —desde dispositivos compactos sin ventilador hasta potentes IPC de alta gama expandibles— está específicamente diseñada para aplicaciones industriales. Para ingeniería de automatización móvil, los usuarios también utilizan los robustos dispositivos de programación industrial Simatic Field PG.
Contacto:
Pie de foto: Siemens ha lanzado al mercado por primera vez una tablet PC. La tablet PC industrial Simatic ITP1000 es actualmente la más veloz del mercado. Tiene una pantalla proyectiva-capacitiva, multitouch, de 10,1 pulgadas, el último procesador Intel Core i5 Skylake, y un Módulo de Plataforma Segura (TPM).
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IoT?... IIoT? BLADEMIR
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Recientemente me he interesado por un concepto que aunque no es tan nuevo, si se compara con los últimos desarrollos tecnológicos de impacto, solo hasta el 2009, comenzó a cobrar gran importancia en la comunidad científica. “Internet de las Cosas” ó IoT, acrónimo de Internet of Things” es un concepto que habla de la interconexión de las cosas objetos o dispositivos digitales. Si observamos nuestro mundo hoy en día vemos conectividad por todas partes, portátiles, teléfonos, tabletas, automóviles, alarmas, etc. y todo converge en un medio virtual que no vemos pero sabemos que existe y funciona, INTERNET.
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Ya es muy común encontrar sistemas domésticos interconectados por la red donde los usuarios controlan y programan remotamente su funcionamiento. Sin embargo esto no se ve como algo muy novedoso sino que es una evolución natural de la tecnología. Pero sería diferente pensar que quienes controlen a esos dispositivos no sean las personas sino otros dispositivos? Pues esto es lo que propone el concepto de IoT.
En este artículo quiero compartir algunos datos de lo que sin duda será la próxima revolución industrial y a nosotros como usuarios y proveedores de la Automatización nos dará un protagonismo inmenso en la industria. En el Foro Económico Mundial de 1999 en Davos, el ingeniero electrónico Bill Joy, cofundador de Sun Microsystems, habla por primera vez en un evento mundial sobre el D2D (Device To Device) en su ponencia “The Six Webs”, sin que tuviera este concepto alguna movilización significativa en la industria a diferencia de las otras cinco webs, la red, la economía digital, el mercadeo electrónico, las nuevas aplicaciones y el entorno transaccional global.
Todo parece un inevitable símil con las películas futuristas del dominio de las máquinas, pero aunque todos sabemos que puede ser posible, no lo vemos tan real, por ahora.
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El 1999 el investigador británico del MIT, Kevin Ashton, trabajando en el Auto-ID Center desarrolló investigaciones en el campo de la identificación por radiofrecuencia en red (RFID) y fue él quien por primera vez introdujo el concepto de Internet of Things. Solo pensemos por un momento cuanto tiempo falta para que billones de dispositivos en el mundo cuenten con la capacidad de informar, prácticamente en tiempo real, su estado, encendido, apagado, horas de uso, salud etc. Reflexionemos ahora sobre las cosas que ello nos brinda.
Todos aquellos dispositivos electrónicos de considerable consumo energético podrán reportar su consumo real y su eficiencia energética con el fin de programar su mantenimiento o reemplazo en el momento indicado y no por falla o prevención. Sabremos controlar con mayor precisión nuestros propios consumos energéticos domésticos lo que tendrá un impacto económico y ambiental totalmente mesurable. La industria en general encontrará un aliado excepcional en el “Internet de las Cosas” y es por eso que ya estamos frente a iniciativas y conceptos industriales como “Industrial 4.0” o también llamado “Industrial Internet of Things (IIoT)”. Esta es la respuesta natural a un cambio o revolución tecnológica inminente que obliga a la humanidad a prepararse para lo mejor y para lo peor del cambio. IIoT habla de una forma de organizar la industria de producción, aprovechando los beneficios económicos pero también protegerse de la evidente vulnerabilidad en la cyberseguridad.
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Con el conocido protocolo IPv6 que lidera la nueva generación de aplicaciones por Internet ya es posible identificar todos los objetos, algo que no se podía hacer con IPv4. Cualquier tipo de dispositivo será capaz de ser identificado instantáneamente con su código gracias a este sistema. Es sabido que la empresa estadounidense Cisco, se está involucrado en el desarrollo de equipos enmarcados en el internet de las cosas y ha creado un “contador de conexiones” dinámico que le permite estimar el número de “cosas” conectadas desde julio
de 2013 hasta el 2020. El concepto de que los dispositivos se conectan a la red a través de señales de radio de baja potencia es el campo de estudio más activo del internet de las cosas. Esto es posible porque las señales de este tipo no necesitan ni Wi-Fi ni Bluetooth. Sin embargo, se están investigando distintas alternativas que necesitan menos energía y que resultan más baratas, bajo el nombre de “Chirp Networks”.
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Actualmente la industria está trabajando en una amplia variedad de protocolos, dominios y aplicaciones. Este es el caso del conocido código QR el cual proporciona un enfoque de orientación pragmática a los consumidores del internet de las cosas, de tal forma que cualquiera puede enlazar elementos del mundo real al mundo virtual. Desde el punto de vista industrial el internet de las cosas implica un buen grado de automatización y de digitalización de las plantas de producción. Recurriendo a las redes virtuales con posibilidades de controlar objetos físicos, se pueden ir modernizando las plantas hasta transformarlas en plantas inteligentes caracterizadas por una intercomunicación continua e instantánea entre las diferentes estaciones de trabajo que componen las propias cadenas de producción, de aprovisionamiento, y de empaque y despacho. La utilización de sensores aporta a las máquinas y herramientas de la planta, una capacidad de autodiagnóstico de situación que permite un control a distancia asegurando su eventual retiro de servicio como su mejor integración en el sistema productivo global.
Agregando inteligencia a dispositivos y herramientas de una planta así como a otros elementos tales como bodegas y existencias de materias primas y de productos, junto con las comunicaciones a través de una red interna (intranet) conectada a Internet, se introduce gran flexibilidad en el proceso productivo y gran adaptabilidad a situaciones no previstas, todo lo que puede contribuir al aumento y mejora de la producción. Las necesidades específicas de consumidores, así como de proveedores, que de alguna manera se encuentren relacionados o involucrados con el proceso productivo en sí, con sus insumos y productos, pueden ser mejor contemplados a través de algún grado de personalización o de adaptación, por ejemplo
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modificando algunas características de los productos a ellos destinados, asegurando fechas o plazos de entrega. Esto muestra el futuro de la producción a gran escala, con productos personalizados según necesidades particulares, y a la vez, eliminando los stocks y asegurando la satisfacción del Cliente.
sistema logístico inteligente entre el productor y el consumidor es el sueño de cualquier productor ya que la toma de decisiones puede ser en tiempo real que le ayuden a maximizar sus ventas. La base de datos recolectada por el sistema de información de la planta, permite igualmente reproducir virtualmente la totalidad o parte de esa cadena de producción para simular condiciones o procesos para que los operadores recreen un probable escenario futuro, OTS (Operator Training System); estos sistemas generan bases de datos de conocimiento que reducen la brecha de experiencia entre los cambios generacionales. Informar remotamente a técnicos de mayor nivel sobre lo que han observado como irregularidad, para así responder mejor y más rápidamente a cualquier suceso anormal.
El IIoT será capaz de generar información, muy superior al que se tiene con esquemas de producción tradicionales. Además, esta información puede ser intercambiada muy rápidamente, tanto internamente (Intranet) como externamente (Internet), lo que abre interesantes posibilidades con los actores logísticos externos, en el sentido que fácilmente podría permitir adaptaciones a situaciones cambiantes, a nivel interno de la planta industrial y a nivel general para el mercado. La importancia que tiene el uso de un
En conclusión, realmente si estamos frente un gran cambio industrial que ya está dando muestras de su poder global. En el interés por buscar información sobre el concepto de IoT lo que más me llamó la atención fue darme cuenta que muchos de los sistemas de los que allí se habla ya existen desde hace algunos años, solo que no nos hemos dado cuenta que los tenemos ni de los grandes desafíos y beneficios que otorgan mientras que los sofismas financieros y políticos son los que mueven el mercado mundial. Pero cuando una revolución ocurre, arrasa inclementemente con intereses, tradiciones o prejuicios y llega para sembrar el terreno de su siguiente sucesora.
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Dando un vistazo mas amplio sobre el concepto de Industrie 4.0 Industrie 4.0 es una evolución de los sistemas de producción industrial que, por primera vez en la historia, se plantean para qué y cómo utilizar todos los avances tecnológicos para adelantarse a los mercados y las formas de demanda que se vaticinan para años próximos. La Industrie 4.0 tiene una concepción holística de la tecnología en el sentido que incorpora muy fuertemente las Tecnologías de Información (TI), en especial el Data Mining o el analisis Big Data, Digitalización y Virtualización para definir qué y cómo produciremos, en línea con el proceso o de manera simulada, para llevarlo a la práctica reduciendo tiempo, errores y costos, y de esta forma llegar antes al mercado o poder atender demandas especiales. Asimismo, se apoya en las tecnologías de comunicación tanto en redes físicas como inalámbricas, ya sea interconectando dispositivos inteligentes como la Internet Industrial de las Cosas (IioT) como tambien la transmisión de datos vía RFID que facilita a lo producido dar indicaciones al sistema de producción y de esta manera adaptarse flexiblemente en línea a las condiciones y demandas del mercado.
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EL GURÚ
automatización en la producción. En este sentido, la industria automovilística ya está avanzada en la implementación global de Industrie 4.0 y seguramente, en mayor o menor escala, la hará extensiva a sus proveedores (auto partistas y fabricantes e integradores de robots y máquinas).
¿Qué oportunidades depara Industrie 4.0? El horizonte de implementación para nuestros países en Sudamérica es menos inmediato que el que se vislumbra para Europa, Norteamérica o Asia, pues tenemos realidades competitivas y mercados muy distintos. La industria manufacturera, principal objetivo inicial de Industrie 4.0, es donde, en primera instancia, hay mayores oportunidades de aplicación y las economías que más destacan en la región por este tipo de industria son Brasil, Argentina y Colombia. Se agrega que, en estos países hay una importante industria automovilística que es el principal sector industrial en términos de uso de
Hoy día, esta industria ya utiliza herramientas de diseño computarizado, de simulación y digitalización, y, sin excepción, posee un nivel de integración de automatización listas para el siguiente paso al resto de la planta. De este modo, una empresa auto partista de cualquier lugar del mundo puede suministrar su producto a la ensambladora automotriz que hará uso de la misma en su producción de automóviles, ubicada en las antípodas geográficas del primero, haciendo uso de las herramientas de modelado y simulado digital.
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Muy probablemente las innovaciones tecnológicas que implica implementar Industrie 4.0 se validarán en las casa matrices de las ensambladoras de automóviles y las subsidiarias locales o regionales no tarden en implementarlas. Por eso, es importante que las empresas locales proveedoras de tecnología como también las empresas de ingeniería e integración no sean indiferentes a esta tendencia.
seguras al ser volcadas en tags de fácil inserción en los mismos. Las limitaciones de los tags RFID para la industria ya fueron resueltas, incluso con mejoras sustanciales en las funciones de multiscanning especialmente utilizadas en paletización. Los avances en esta industria se emparentan muy de cerca con los procesos secundarios del sector farmacéutico, muy presente en todos los países de Sudamérica, donde los controles son mucho más extensivos. Sin duda, el seguimiento de la producción ya hace uso de las tecnologías que confluyen a Industrie 4.0 y este tipo de industria, sin duda, será otro de los protagonistas de este concepto.
La segunda industria regional por excelencia que se puede encontrar en todos los países de Latinoamerica es la de Alimentos y Bebidas, compuesta por reconocidas marcas globales, grandes holdings y pequeñas y medianas empresas regionales. Del mismo modo, en pos de atender requisitos de competitividad para mantenerse o crecer en los mercados internacionales, verán seguramente instalarse las implementaciones de Industrie 4.0 inicialmente como plantas llegadas de Europa. Nuestras empresas no tardarán en replicar los mismos esquemas, inicialmente en los procesos discretos de producción como líneas de embotellado, llenado y procesos de packaging, paletizado y despacho. Las líneas de producción (hoy día ya incuestionablemente automatizadas) comenzarán a venir automatizadas con funciones e interfaces estandarizadas y optimizadas para facilitar la integración e intercambio de datos con el resto de la planta, incluso con procesos no estrictamente involucrados en la producción, sino con la gestión y administración. Vendrán con su modelo y gemelo digital antes del despacho o de la construcción de la planta física, de manera que toda la integración e ingeniería del proceso estará resuelta y optimizada ya al momento de comenzar el ensamblado. Los productos en producción han de tener una forma de identificar todo el proceso aplicado, haciendo las funciones de tracking y tracing más robustas y
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Industrie 4.0 en sectores de procesos continuos Cabe recordar que Industrie 4.0 no solo apunta a las industrias discretas, sino que también encuentra su tendencia de aplicación en las industrias de procesos continuos como la Petroquímica, los procesos primarios de alimentos, bebidas y fármacos, y de life science. Las herramientas de ingeniería de diseño y construcción de plantas de este tipo ya se integran con las herramientas de configuración de los sistemas de control distribuido e instrumentación, como también de control y maniobra eléctricos. Las herramientas de simulación de automatización se integran ya con las herramientas de modelado y simulación de las plantas, incluso en formato 3D y de realidad aumentada, lo que no solo permite optimizar procesos y layout de las instalaciones, sino que también permiten el entrenamiento offline de los operadores, permitiendo una más rápida y efectiva formación de los mismos y un aumento de la seguridad de operación de la planta a futuro. Sectores como el cervecero, de alta importancia y contenido tecnológico en absolutamente todos los países latinoamericanos, serán de las primeras industrias de proceso en implementar el concepto de digitalización de la ingeniería y la integración de la producción a los sistemas de procesamiento de órdenes, control de calidad, laboratorio, despacho como también de ingeniería y mantenimiento.
las innovaciones de Industrie 4.0 en la referido a la digitalización e integración de máquinas (molinos, chancadoras, sistemas de bombeo, hornos, correas transportadoras, pilas de lixiviación, control de camiones, oleoductos, etc.), identificación y seguimiento de vagones de mineral, integración de sistemas de laboratorios, controles de calidad y performance, monitoreo remoto, modelación de fluidos, etc.
Finalmente, industrias híbridas y de alta relevancia para nuestros países, especialmente las extractivas como la minería y petróleo y la producción de cemento, también tienen sus procesos cubiertos por
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Conclusiones Industrie 4.0 viene a proveer una integración de la tecnología actual y del futuro inmediato para lograr producciones acordes a las demandas que se avecinan, tratando de lograrlo en forma eficiente y sustentable. Mejores productos y bienes para más personas que los requerirán más rápido en un mercado con muchos oferentes compitiendo en precio, calidad y valor agregado es el escenario donde las industrias encuentran imperiosa necesidad de adaptación. Muchos profesionales que hoy circunscriben su radio de experticia a un limitado campo tecnológico, necesitarán imperiosamente avanzar en sus conocimientos en otros aspectos; el procesista deberá aprender el uso de herramientas de software, el experto en automatización deberá conocer las funcionalidades de las plataformas de gestión de negocios, el informático deberá aprender del funcionamiento de las líneas de producción , los expertos en mercado deberán aprender a trabajar con los expertos en producción y viceversa. Nuevas tecnologías y herramientas serán incorporados a los medios de producción como la digitalización, simulación por software e impresión 3D; muchas otras que aún no podemos identificar, seguramente quedarán obsoletas.
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La única realidad es que todos en el futuro deberemos estar más preparados para aprender cosas nuevas.
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DE LA TEORÍA A LA PRÁCTICA
Una revisión del estado normativo e inventario de las emisiones de CO2 en Colombia para el cumplimiento del acuerdo COP 21-Paris 2015 Parte 1 LUIS EDUARDO JAIMES REÁTIGA
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INTRODUCCIÓN Después de más de 20 años de negociaciones internacionales, por fin se tiene a la mayoría de los países comprometidos a tomar medidas nacionales para unirse al esfuerzo global de hacerle frente al cambio climático. Colombia un país en vía de desarrollo hace parte de esta negociación, emitiendo un 0.46 % de gases de efectos de invernadero (GEI) a nivel mundial, siendo participe del COP 21, presenta su aporte de reducir las emisiones al 20% respecto a escenario BAU (Business As Usual) proyectado a 2030. El marco legal Colombia, respalda estas medidas internacionales con regulación y normativa para cumplir con el acuerdo. A nivel nacional dispone de leyes, decretos, resoluciones y Planes de Desarrollo Nacional, con el objetivo de mantener un aire limpio de contaminantes, proteger la diversidad e integridad del ambiente, conservar las áreas de especial importancia ecológica, para lograr que la temperatura no aumente más de 1.5 grados Celsius a nivel mundial.
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DE LA TEORÍA A LA PRÁCTICA
II. POLÍTICA NORMATIVA NACIONAL SOBRE EL CAMBIO CLIMÁTICO EN COLOMBIA
Ante al compromiso de Colombia de cumplir con los derechos , surge la Ley 23 de 1973, Por la cual se conceden facultades extraordinarias al Presidente de la República para expedir el Código de Recursos Naturales y protección al medio ambiente y se dictan otras disposiciones. Por medio de esta ley se establece el control de la contaminación del medio ambiente y se establecen alternativas y estrategias para la conservación y recuperación de los recursos naturales, para la salud y el bienestar de la población. De igual forma, se le confieren facultades al Presidente de la República para expedir el Código Nacional de Recursos Naturales Renovables y de protección al Medio Ambiente.
La Constitución Política de Colombia de 1991, acoge la protección al medio ambiente desde varias perspectivas. En el capítulo III, De Los Derechos Colectivos y del Ambiente, se establece, en su artículo 79, el derecho que le asiste a todas las personas a gozar de un ambiente sano y el deber del Estado de proteger la diversidad e integridad del ambiente, conservar las áreas de especial importancia ecológica y fomentar la educación para el logro de estos fines. Así mismo, en su artículo 80 dispone el deber que se le asigna al Estado sobre la prevención y control de los factores de deterioro ambiental, imponer las sanciones legales y exigir la reparación de los daños causados. En aras de dar cumplimiento a este mandato constitucional, Colombia participa en el acuerdo del COP 21, para que, con la cooperación con otras naciones, se ejerzan acciones para la protección de los ecosistemas y velar por brindarles a las personas que habitan el territorio nacional un ambiente sano. Mediante el marco legal y normativo Colombia ha venido en proceso de desarrollo para el cumplimiento de los derechos de los colombianos.
Debido a la aparición de nueva tecnología procede el DECRETO-LEY 2811 DE 1974, Por el cual se dicta el Código Nacional de Recursos Naturales Renovables y de Protección al Medio Ambiente. De conformidad con el artículo 75, Para prevenir la contaminación atmosférica se dictarán disposiciones concernientes en calidad que debe tener el aire, como elemento indispensable para la salud humana, animal o vegetal. Para el cumplimiento se restringe o prohíbe la importación, ensamble, producción o circulación de vehículos y otros medios de transporte que alteren la protección ambiental, en lo relacionado con el control de gases, ruidos y otros factores contaminantes. Para esto se emplean métodos adecuados para reducir las emisiones a niveles permisibles Bajo la necesidad de controlar las emisiones de GEI de los residuos de proceso se estableció la Ley 09 de 1979, Por la cual se dictan Medidas Sanitarias. Esta Ley dicta las medidas sanitarias que se deben adoptar para la regulación, legalización y control de los descargos de residuos y materiales que afectan o pueden afectar las condiciones sanitarias del
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Ambiente. De conformidad con el artículo 45, se estableció que cuando las emisiones a la atmósfera de una fuente sobrepasen o puedan sobrepasar los límites establecidos en las normas, se procederá a aplicar los sistemas de tratamiento que le permitan cumplirlos. Siguiendo el artículo 48 en complimiento de la norma, el Ministerio de Salud y Protección Social podrá impedir la circulación de la fuente. La necesidad de coordinar las acciones para hacer frente al aumento de las emisiones de gases efecto invernadero, así como definir medidas para contrarrestar sus impactos sobre las actividades humanas, derivaron en la adopción de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático en 1992, ratificada por Colombia mediante la Ley 164 de 1994. Por medio de la cual se aprueba la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, hecha en Nueva York el 9 de mayo de 1992. Mediante esta Ley se ratifica en Colombia cada una de las disposiciones contenidas en la
Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC). Cuyo objetivo es la estabilización de concentraciones de gases efecto invernadero – GEI en la atmósfera, a un nivel que impida interferencias antropogénicas peligrosas en el sistema climático. Desde allí han sido muchos los esfuerzos del país, por establecer políticas y regulaciones que faciliten el control, diseño e implementación de estas medidas. Para contribuir a la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, hecha en Nueva York, el senado realiza la actualización más reciente del marco normativo en relación con la prevención y control de la contaminación atmosférica y la protección de la calidad del aire. Se presenta el Decreto 948 de 1995. De conformidad con del artículo 2 se establece el control al final del proceso con tecnologías, métodos o técnicas que se emplean para tratar, antes de ser transmitidas al aire, las emisiones o descargas contaminantes, generadas por un proceso de producción, combustión o
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DE LA TEORÍA A LA PRÁCTICA
extracción, o por cualquier otra actividad capaz de emitir contaminantes al aire, con el fin de mitigar, contrarrestar o anular sus efectos sobre el medio ambiente, los recursos naturales renovables y la salud humana. El control se llevara a cabo por autoridad ambiental dará prioridad al control y reducción creciente de las emisiones, dentro de los límites permisibles y en las condiciones señaladas por la ley. Como se menciona en el artículo 21 de este decreto las sustancias provenientes de fuentes fijas y móviles, no podrán autorizarse el funcionamiento de nuevas instalaciones industriales, susceptibles de causar emisiones a la atmósfera, en áreas-fuentes en que las descargas de contaminantes al aire, emitidas por las fuentes fijas ya existentes, produzcan en su conjunto concentraciones superiores a las establecidas por las normas de calidad definidas para el área-fuente
respectiva. El articulo 27 habla de la los incineradores de residuos patológicos e industriales deberán contar obligatoriamente con los sistemas de quemado y postquemador de gases o con los sistemas de control de emisiones que exijan las normas que al efecto expidan el Ministerio del Medio Ambiente, sin perjuicio de las normas que expidan las autoridades de salud dentro de la órbita de su competencia. Seguido no presenta sobre la prohibición de la quema de bosque natural y de vegetación natural protectora en todo el territorio nacional. El capítulo VII presenta los permisos de emisiones a fuentes fijas que requerirá permiso de emisión atmosférica para emisiones que no sean objeto de prohibición o restricción legal o reglamentaria, o de control por las regulaciones ambientales. El artículo
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DE LA TEORÍA A LA PRÁCTICA nacional de programas de actividades bajo el Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL) y se reglamenta la autorización de las entidades coordinadoras.
73 representa los casos que requiera permiso de emisión atmosférica. Tras el interés del mejoramiento y acuerdo con lo demás países para mantener un ambiente sano mediante la Ley 629 de 2000, se ratificó el Protocolo de Kioto de la Convención Marco de Naciones Unidas sobre Cambio Climático, que establece metas de reducción de emisiones de GEI cuantificadas para los países industrializados, que suponen una disminución del 5.3% respecto al nivel de 1990, para ser alcanzadas en el periodo comprendido entre 2008 y 2012. El Protocolo estableció tres mecanismos de flexibilidad: el comercio de emisiones, la implementación conjunta, y el Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL); que permitían a los países industrializados alcanzar sus compromisos mediante la financiación de acciones de mitigación fuera de sus territorios.
En el 2011 se expidió el documento CONPES 3700 que propone un marco de coordinación por medio del cual los sectores, los territorios y las comunidades entendiesen el cambio climático como un tema de desarrollo económico y social y por tanto integraran dicha problemática dentro de sus procesos de planificación e inversión. También un marco de coordinación adecuado para que pudieran ser implementadas las acciones priorizadas en su momento por el país. Es en este marco de coordinación donde se menciona por primera vez a los nodos regionales de cambio climático, como una medida de descentralización de las acciones nacionales, en la búsqueda del empoderamiento de los entes territoriales y de las poblaciones locales frente a la gestión para enfrentar el cambio climático en Colombia.
En el 2001 el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia (IDEAM) coordino la primera comunicación nacional con el fin de identificar las estrategias requeridas para consolidar la capacidad nacional necesaria que permita responder a las posibles amenazas del cambio climático, a responder a las disposiciones de la Convención y el Protocolo de Kioto, en términos de potencializar las oportunidades derivadas de los mecanismos financieros y cumplir con los compromisos establecidos.
Recientemente, se expidió la ley 1715 de 2014, con la cual el sistema energético nacional, promoverá el desarrollo y utilización de las fuentes no convencionales de energía, principalmente aquellas de carácter renovable, mediante la integración de estas fuentes no convencionales de energía al mercado eléctrico, su participación en las zonas no interconectadas y en otros usos energéticos como medio necesario para el desarrollo económico sostenible, la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero y la seguridad del abastecimiento energético. Desconformidad del numeral 1 del artículo 9, se estableció un programa destinado a sustituir progresivamente la generación con diésel en las ZNI con el objetivo de reducir los costos de prestación del servicio y las emisiones de gases contaminantes.
En el 2010 con las resoluciones 2733 y 2734, expedidas por el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, en desarrollo de lo dispuesto en el numeral 32 del artículo 5 de la Ley 99 de 1993, donde se adoptan los requisitos y evidencias de contribución al desarrollo sostenible del país, se establece el procedimiento para la aprobación
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DE LA TEORÍA A LA PRÁCTICA
En relación con las decisiones internacionales en diciembre de 2014 en Lima, se acordó que los países presentarían contribuciones nacionalmente determinadas (INDC, por sus siglas en ingles) para reducir la concentración de CO2 en la atmosfera. Asimismo, se acordó que de manera voluntaria los países presentarían sus apuestas en adaptación. De esta forma, en el mes de septiembre de 2015 Colombia presentó ante la Secretaría de la Convención su contribución nacionalmente determinada en donde se comprometió a reducir el 20% de sus emisiones de GEI para el año 2030, y en caso de que se provea de suficiente apoyo internacional, dicho compromiso podría aumentar al 30% con respecto a las emisiones proyectadas para dicho año. En materia de adaptación, y partiendo de los avances en el marco del Plan Nacional de Adaptación al Cambio Climático (PNACC), se priorizaron como acciones a 2030, entre otras: 100% del territorio Nacional cubierto con planes de cambio climático formulados y en implementación, un sistema nacional de indicadores de adaptación que permita monitorear y evaluar la implementación de medidas de adaptación, instrumentos de manejo del recurso hídrico con consideraciones de variabilidad y cambio climático en las cuencas prioritarias del país, inclusión de consideraciones de cambio climático en los instrumentos de planificación y acciones de adaptación innovadoras en seis sectores prioritarios de la economía. Esta contribución se convierte en uno de los compromisos adquiridos por cada una de las Partes frente a la implementación del Acuerdo de París, adoptado en diciembre de 12 2015. Es un Acuerdo universal que compromete a todos los países de la CMNUCC, hace un llamado a mantener el aumento de la temperatura media global por debajo de 2°C o incluso 1,5 °C, los países desarrollados se comprometieron a apoyar a los países en desarrollo a reducir sus emisiones de GEI y adaptarse a los impactos del cambio climático,
En el 2013 Ley 1665 constituye el marco legal y los instrumentos para la promoción del aprovechamiento de las fuentes no convencionales de energía, principalmente aquellas de carácter renovable, lo mismo que para el fomento de la inversión, investigación y desarrollo de tecnologías limpias para producción de energía, la eficiencia energética y la respuesta de la demanda, en el marco de la política energética nacional. Así mismo, establece las líneas de acción para el cumplimento de compromisos asumidos por Colombia en materia de energías renovables, gestión eficiente de la energía y reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. De conformidad a la ley 1665 el numeral 2 de articulo 2 la contribución de las energías renovables a la conservación del medio ambiente al mitigar la presión ejercida sobre los recursos naturales y reducir la deforestación, sobre todo en las regiones tropicales, la desertización y la pérdida de biodiversidad; a la protección del cambio climático.
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contará con revisiones periódicas para las acciones en mitigación, adaptación y financiamiento con el fin de aumentar progresivamente la ambición y así cumplir los objetivos globales, define un objetivo global en adaptación al cambio climático y se logra una mayor asignación de recursos para este tema, y cuenta con un mecanismo de cumplimiento y transparencia. La conferencia de Partes de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC) (2015), de conformidad con su numeral 1 del artículo 2, estableció el objetivo último de la presente Convención y de todo instrumento jurídico conexo que adopte la Conferencia de las Partes. Su objetivo es lograr, de conformidad con las disposiciones pertinentes de la Convención, la estabilización de las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera a un nivel que impida interferencias antropógenas peligrosas en el sistema climático, cualquier tipo de actividad que reduzca las emisiones de gases de efecto invernadero o a través de la captura de carbono que llevan a cabo los sumideros como los bosques. Este nivel debería lograrse en un plazo suficiente para permitir que los ecosistemas se adapten naturalmente al cambio climático, asegurar que la producción de alimentos no se vea amenazada y permitir que el desarrollo económico prosiga de manera sostenible. Incluye los seis gases reconocidos por el Protocolo de Kyoto de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático en 1997, siendo éstos el CO2 , CH4, N2O, HFCs, PFCs, SF6. En la figura 1 se puede observar la línea de tiempo de las políticas nacionales encaminadas a la mitigación del cambio climático.
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DE LA TEORÍA A LA PRÁCTICA mitigación en cada sector productivo del país, promoviendo las herramientas para su implementación, incluyendo apoyo de la comunidad científica internacional. Dentro de las muchas se tiene tecnologías de captura, aprovechamiento de las emisiones de CO2, cocción por inducción y efectuar un cambio del parque automotor hacia vehículos eléctricos e híbridos son aceptados para el mejoramiento y mitigación de las emisiones del CO2 en Colombia. Según el Plan Nacional de Adaptación y Estrategia Colombiana de Desarrollo Bajo en Carbono (ECDBC) estable que las tecnología de aplicación mencionas anterior mente están establecidas como MDL. Desarrollándose a corto, mediano y largo plazo, esto busca desligar el crecimiento de las emisiones de gases efecto invernadero (GEI) del crecimiento económico nacional. Esto se hará a través del diseño y la implementación de medidas sectoriales de mitigación que maximicen la relación carbono-eficiencia de la actividad económica del país y que, a su vez, el incremento de nuevas tecnologías legisladas por Ley 629 de 2000 de conformidad al numeral 4 del artículo 2 que promueve la investigación, promoción, desarrollo y aumento del uso de formas nuevas y renovables de energía, de tecnologías de secuestro del CO2 y de tecnologías avanzadas y novedosas que sean ecológicamente racionales.
ESTRATEGIA NACIONAL DEL CAMBIO CLIMÁTICO La estrategia de Prevención y Control de la Contaminación del Aire se orienta por los principios fundamentales consagrados en la Constitución Nacional, en la Ley 99 de 1993 y la normatividad ambiental que la desarrolla, así como los que están contenidos en el documento del Plan Nacional de Desarrollo (PND). Según PND, Colombia busca realizar acciones encaminadas a evitar el crecimiento acelerado de las emisiones de GEI a medida que los sectores crecen, desarrollando normativa constitucional, mecanismos de innovación limpios, bajo en carbono e implementación para la
Debido a esto Colombia espera ahondar esfuerzos mediante la implementación de Acciones Nacionalmente Apropiadas de Mitigación (NAMAs, por sus siglas en inglés). En general, las acciones nacionalmente apropiadas de mitigación son políticas, regulaciones, programas u otro tipo de acciones que reducen las emisiones de Gases Efecto Invernadero de sus niveles tendenciales o BAU y que, a su vez contribuyen a alcanzar los objetivos de desarrollo sostenible de los países en las cuales se implementan.
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Figura. 1 Líneas de tiempo de las políticas nacionales del cambio climático (UPME) Como resumen se puede decir que Colombia ha sido un país participe de los acuerdos mundiales relacionados con el cambio climático desde 1994, lo que hace evidente que está comprometido con a la mitigación de los GEI, para lo cual, ha realizado actualizaciones de la políticas normativas, implementado leyes y decretos, para el control, regulación e implementación de nuevas tecnologías para reducir las emisiones de GEI en los sectores que emiten estos gases y que la incorporación de tecnologías y acciones camino a mitigar el impacto del CO2 deben estar ligadas a la normatividad nacional. Es imperante que el país en general se comprometa realmente en ello partiendo del mismo gobierno en la aplicación y cumplimiento de las normas.
Luis Eduardo Jaimes Reatiga Ingeniero Químico- M.Sc. 2016 Perfil profesional: Ingeniero Químico (UIS) y M.Sc. (UMASS). Profesor facultad Ingenierías-UNAB. 15 años de carrera profesional en el sector industrial. Interés en Simulación de procesos gas-petróleo-biocombustibles, Seguridad de procesos, Uso de sistema de control de procesos, Innovación Industrial. Consultor- Asesor.
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Entendiendo mas ampliamente Industry 4.0 Mucho se habla desde los ultimos años de Industry 4.0, y en muchas ocasiones se hace un uso parcial cuando no , muy erróneo , de lo que esta definición concibe en si misma. Leemos que hay productos “preparados para Industry 4.0” cuando no tambien confundidos con el Internet de las cosas, la fabrica inteligente y otros aspectos que solo hacen referencia a una parte mas o menos sustancial del concepto completo. El objetivo de este articulo es dar una mirada mas atenta a este concepto y discutir las extensas implicancias que la denominacion de Industry 4.0 implica para los sistemas de producción de la industria pero tambien en relación con el impacto que traerá a la industria venidera.
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EL GURÚ Fundamentalmente el proyecto Industry 4.0 trasciende las empresas privadas y son foco de organizaciones no gubernamentales y politicas de estado de los paises industrializados con miras a mejorar su productividad y adelantarse a las nuevas demandas; apunta a 3 objetivos:
¿Una nueva “version” de la Industria? El cambio de estructura demografica y de la economia global de la que se viene hablando desde hace ya mas de 10 años y que entre otras transformaciones, hace que haya hoy mas poblacion viviendo en lugares urbanos que rurales, conllevó a que la demanda de bienes y servicios se haya vuelto mas intensa, mas fuerte y mas exquisita, disponiendo de medios para que cualquiera se pueda proveer de cualquier parte del mundo, con lo cual los oferentes encuentran grandes desafios en pos de aumentar su competitividad y su calidad de servicio.
-Mejorar la eficiencia en el uso de recursos de producción y energia. -Reducir los tiempos de salida al mercado, acortando los ciclos de renovación tecnológica de los productos mas complejos que requieren el procesamiento de mayores volumenes de datos. -Mejorar la flexibilidad, con producción masiva o individualizada, en mercados cada vez mas volatiles y subiendo la productividad en forma sustentable.
Es asi que nace primero en Europa, primer interesado en mejorar su productividad y calidad de servicio, y muy luego en Estados Unidos, una idea de cómo integrar los avances tecnológicos actuales y por venir, en pos a sostener su participación de mercado global en la industria hacia el año 2020.
¿Por qué 4.0? Quienes estudian la evolución de los sistemas de producción industrial detectan 4 etapas: La 1ra., con el advenimiento del control de la materia utilizando la energia del vapor y accionar máquinas pesadas como molinos y mas tarde locomotoras, lo que dió lugar al lógico término de “revolución” industrial porque estas innovaciones permitieron proveer de productos como vestimenta, alimentos y transporte a una poblacion que jamas antes habia contado con ellos en forma masivamente accesible. La 2da. etapa es una revolución de tipo procesista o de métodos, asociada al sistema de producción en linea o serie, que si bien se la asocia históricamente con la fabricación de automóviles, estrictamente comenzó en las lineas de faenamiento de reces y permitió mejorar la productividad y racionalizar el sistema de producción en general.
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DE LA TEORÍA A LA PRÁCTICA • Acceso “everywhere”: Movilidad y portabilidad Las tecnologias inalambricas fomentan el uso de herramientas portables y permiten el acceso al trabajo informatizado sin requerir de una oficina o puesto fijo; con lo cual los horarios pasan a ser relativos y los expertos pueden asi rendir mas en su produccion, logrando un mejor balanceo de vidas personales y profesionales.
La 3ra. se la relaciona con el advenimiento de la electrónica y los micro procesadores en los sistemas de control y el advenimiento de la informática y la automatización, lo que permitió obtener máquinas infinitamente mas productivas, seguras y masivas, con posibilidades de integrarlas directamente al proceso de gestión de toda la fabrica. La 4ta. etapa, la cual estrictamente se la llama una “evolución”, se relaciona con una interacción directa entre lo que se produce y lo que se hace para producirlo, es decir, todo el ciclo de vida de la ingenieria de producción, de manera que desde que se concibe un producto y se lo empieza a diseñar, todas las fases y recursos de produccion se alineen y se dispongan de forma “online” en pos de sacar el producto al mercado tan rapido como su necesidad es detectada.
• Ingenieria colaborativa Las herramientas de ingenieria hoy dia permiten que un proyecto se separe por especialidad (por ejemplo la ingenieria mecanica de la máquina, el diagrama eléctrico, el programa del controlador, el proyecto de monitoreo , la ingenieria de accionamientos, el desarrollo de la red de instrumentacion, etc.) y que se pueda integrar posteriormente con un simple click para hacer la re consolidación de todos los subproyectos, haciendo uso de base de datos comunes y funcionalidades que permiten garantizar consistencia y coherencia de los proyectos separados.
El ambiente tecnológico de hoy
De esta manera, el particionar una tarea permite que diferentes ingenieros contribuyan a diferentes proyectos mas eficientemente.
Hoy dia los ingenieros de automatizacion de sistemas industriales convivimos con tecnologias que nos rodean que ya afectan directamente las formas en que trabajamos y concebimos nuestra actividad, sin duda estas innovaciones aportan nuevas formas de vivir y trabajar que ya son irreversibles y tenemos que aprender a lograr el mejor uso de las mismas para tener éxito en nuestros desarrollos; entre estos factores tecnológicos mencionamos :
• Cloud computing /storing Hoy dia es muy accesible contratar un espacio de almacenamiento de datos en la ““nube”” tanto de proveedores comerciales asi como de tipo corporativo, del orden de los Terabyte; ya el riesgo de perder el proyecto por el daño del soporte, o las dificultades para transmitir un proyecto de gran tamaño, tienen una probabilidad cada vez mas remota de ser un problema. Asi entonces es ahora posible instalar el software en la misma “nube”, y de esta manera podemos disponer nuestro software de ingenieria en cualquier lugar que estemos sin necesidad de contar con una máquina especialmente preparada e instalada, solo con un “conector” a la
• Redes sociales y “cyber socialización” Sin dudas las redes sociales hoy dia son de los primeros recursos que usamos para proveernos de información. Los foros agrupados por especialistas con intereses comunes permiten encontrar soluciones en foma mas rápida y sintética que revisando manuales o consultando al fabricante.
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“nube” y los mecanismos de seguridad ; los servicios de instalar el software en la “nube” nos permiten tenerlo al dia y en forma funcional sin riesgos de corrompimiento o alteración de sus bases de datos. Su posibilidad de acceso desde cualquier lugar, facilita y asegura tareas criticas como servicio tecnico o adquisición, respaldo y análisis de datos.
datos para su posterior procesamiento. Las herramientas de Data Mining , de Big Data, no solo permiten detectar relaciones entre enormes bases de datos, relaciones que posiblemente no eran predecibles ni posibles de obtener sin estos algoritmos especiales, sino que tambien permiten reducir riesgos y optimizar procesos productivos, en pos de mejoramiento de calidad y seguridad. El analisis de bases de datos gigantes tiene usos tan dispares como el comercio masivo, la sensórica de máquinas, las variables fisicas de un proceso, etc.
Fig: La plataforma Mindsphere es un ejemplo de servicios de datos en “nube”, provisto por Siemens Fig Mineria de datos tomados de analizadores analiticos mediante la aplicación SiPat permite detectar desvios o tendencias inline con el sistema de producción.
•Big “data mining” Adquirir datos de un proceso se ha vuelto no solo completamente viable técnicamente sino que tambien se ha vuelto muy económico el proceso de adqusición y almacenamiento. Esto lleva a disponer de grandes y cada vez mas crecientes bases de datos históricos que los procesistas almacenan en servidores de
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•“Online” learning Las plataformas de video conferencia y de streaming permiten acceder a información sobre el uso de la tecnologia de manera mas participativa, lo que es infinitamente mas efectivo que leyendo largos manuales; tomar cursos o encontrar o presentar soluciones a problemas especificos es cada vez mas común mediante estas plataformas y se ponen varios cuerpos delante de las formas de aprendizaje clasicas.
permitiendo no solo la digitalización de los productos en la etapa de diseño, sino tambien de las máquinas y su instalación en el contexto de la planta. De esta manera es posible crear los “gemelos” digitales de piezas o mecansimos y de esta manera realizar todo tipo de constatación y ajustes finos de lo producido antes de realizar la producción real. La técnica de digitalización fue mas alla de la modelización y simulación de productos y es extensiva a aplicaciones tan dispares como los sistemas de generación y transmisión de energía, servicios de optimización de energia en edificios y viviendas, como tambien los modelos de diagnósticos in-vitro o de flujo de liquidos.
•Global sourcing La profusion de las herramientas de e-commerce, a medida que las medidas de seguridad informatica progresan y resuelven importantes desafios cyberneticos, permiten que empresas globales sean capaces de suministrar partes, piezas y servicios desde y hacia cualquier parte del mundo, independiente de barreras de tiempo, idioma o distancias, garantizando el suministro de componentes a cualquier interesado. •Integraciónm amplia de la empresa La integración completa de la planta, desde el nivel de proceso hasta el de gestión y administración, esta cada vez mas concebido y aceptado entre los gerentes de plantas industriales, quienes apuntan a una visibilidad completa de qué, cómo, cuándo y qué tan eficientemente se esta produciendo, con garantia de la exactitud de los datos, que garanticen a los accionistas información relevante y consistente para sus decisiones de inversión con datos actualizados y directos.
Fig.. Mediante la digitalización de partes y máquinas es viable la optimización de la ingenieria de los mismos y la integración al resto de la planta como tambien a su producción.
•Digitalización El avance de las herramientas software para diseño asistido por computadoras (CAD/CAM) avanzó haciendo uso de las importantes ventajas que provee la reducción de costos e incremento de la capacidad de procesamiento de los sistemas informáticos,
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•Impresión en 3D
relacionado a su mantenimiento, como tambien las instrucciones al sistema de producción ( máquinas, operadores, robots, linea en general ) sobre su estado y requerimientos de manufactura ( procedencia, destino, versión, estado, interfaces a las máquinas, tipo de maquinado que debe recibir, etc.) . La interacción entre los CPS y el proceso se da por via de comunicación RFID, de esta manera cada CPS lleva su tag, acorde a las condiciones de funcionamiento, en el cual lleva grabado todos los datos antes mencionados como tambien recibe los datos de el / los procesos a los que fue sometido que se registran en estos mismos.
Esta innovación disrruptiva sin duda definirá en el futuro cercano nuevas formas de proveer partes y piezas con eficiencia y dedicación, permitiendo acentuar aun mas la distribución de la ingenieria y la producción, e integrando en linea los parametros de diseño asociados por software directamente con las necesidades de cualquier usuario o cliente. Desde piezas especiales o repuestos para máquinas antigüas o altamente dedicadas hasta el desarrollo de prótesis adaptadas al detalle de las característas fisicas de los pacientes, sin limitación geográfica y a costos mas eficientes que el presente.
La convergencia de tecnologías Industry 4.0 hace referencia a una concepción de producción holistica y mas integrada, donde aspectos como el diseño y la planificación se integran al proceso mismo de ingenieria y producción, como tambien al mantenimiento y al servicio; todo se concibe desde la genesis del proyecto y todo se dispone para que se garantice la integración y disponibildad de datos utiles desde el diseño hasta el mantenimiento, sosteniendo en la producción una integración de la cadena de suministro y despacho.
Fig.: Familia de tags RFID de Siemens para instalar en sistemas cyber fisicos
En el futuro, todo lo que se produzca será un CPS y de una u otra manera tendrá su versión digital durante todo su ciclo de vida.
En esta linea, lo producido esta integrado con lo que lo produce, y este es un aspecto revolucionario que caracteriza a Industry 4.0 . El producto siendo manufacturado o producido se constituye como un sistema Cyber Fisico (CPS) ; un CPS implica que el producto en proceso de manufactura lleva consigo todos los datos que son relevantes a su producción, tanto lo relativo a su diseño y constitución (planos , diagramas, bloques de control ), lo relacionado a su instalación (montaje, aspectos de seguridad ), lo
A su vez, los sistemas de producción se conciben completamente automatizados y preferentemente modulares por funciones; asi es posible reconfigurarlos en linea o que flexiblemente se adecuen de acuerdo al producto que requieren procesar, por ejemplo los robots cambian su receta de operación cuando detectan que las carcasas que deben soldar se corresponden a otra carroceria; esto
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requiere una completa integración por redes digitales de control y de datos, como ser via Profinet. De esta manera se establece una comunicación en linea ida y vuelta entre el sistema de registro de ordenes de producción, la ingenieria, la maquinaria y lo que se esta produciendo.
altamente optimizado y listo para producir con los ajustes finos ya aproximados. Inclusive las partes y piezas de los sistemas de producción se registran con su modelo digital, de manera que si un dia se requiere un repuesto de una pieza mecanica, todo el código para realizar la pieza en una herramienta de CNC o su réplica mediante impresión 3D esta inmediatamente disponible para su producción inmediata salvando distancias y costos por reingenieria de piezas obsoletas. El diseño digital
La comunicación hacia el producto permite realizar modificaciones y re adaptaciones en la medida que el sistema de simulación digitalizado (“Digital Twin”) permite detectar correcciones o adaptaciones no previstas o que se deben adaptar a modificaciones de diseño provenientes directamente del mercado, a traves del sistema de ordenes de producción (color, forma, sabor, compuestos, etc.). La obtención por parte del sistema de automatización de datos en linea relacionados con el estado de lo producido o de diagnóstico del sistema, se pueden retransmitir en tiempo real por todo medio de comunicación, incluso mas alla de los limites de la fábrica, hacia la “nube” de un proveedor de servicios, implementando todos los recursos de cyber seguridad industrial para proteger y limitar los accesos al sistema. Desde la “nube”, los datos pueden ser re capturados para su procesamiento especializado , por ejemplo por expertos en aspectos que superan el conocimiento de los ingenieros locales, como ser monitoreo de condiciones y vibración de las máquinas, prediciendo requerimientos de mantenimiento, o por analistas del proceso que requieren conocer el estado de la producción o indices de calidad en linea.
Fig.: Herramientas para el modelado y digitalizacion de partes y piezas mecanicas
En la fase de diseño e ingenieria del producto, las herramientas de diseño asistido por computadora se integran directamente con herramientas de simulación y de proceso de maquinado, con esto todo la concepción de la producción se puede resolver en forma virtual, llevando a la producción un sistema
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de cada pieza preparado para el maquinado, tambien pueden integrarse en el armado de conjunto para su diseño final y simulado. El uso de las innovaciones tecnológicas aplicados a la automatización cobran sentido en este panorama. Las páginas web embebidas en los plcs, tienen sentido como herramientas de diagnóstico, monitoreo de variables y de estado de la máquina y de detalles de produccion no relevantes para los operadores pero si para técnicos a nivel del procesos o en forma remota desde cualquier latitud ; los protocolos TCP/IP tan mal promocionados para uso de control industrial, recobran sentido para la transmisión de datos o reportes de producción de / hacia los servidores y repositorios de administración y producción. Es aquí donde el famoso Internet de las Cosas converge con el mundo industrial y la automatización.
Se apoya en las tecnologias de comunicación tanto en redes fisicas como inalambricas, especialmente para que la transmision de datos via RFID permita a lo producido dar indicaciones al sistema de producción y de esta manera adaptarse flexiblemente en linea a las condiciones y demanda del mercado.
¿Qué oportunidades depara Industry 4.0 para las industrias de nuestros paises en Sudamerica?
¿Qué es entonces Industry 4.0? Industry 4.0 es una evolución de los sistemas de producción industrial que por primera vez en la historia se plantean para qué y cómo utilizar todos los avances tecnológicos para adelantarse a los mercados y las formas de demanda que se vaticinan para años próximos.
El horizonte de implementación para nuestros paises es menos inmediato que el que se vislumbra para Europa, Norteamerica o China o Japón. Tenemos realidades competitivas y mercados muy distintos. La industria manufacturera, principal objetivo inicial de Industry 4.0, es donde en primera instancia hay mayores oportunidades de aplicación, y los paises que mas destacan en la region por este tipo de industria son Brasil, Argentina y Colombia. Se agrega que en estos paises, especialmente en los dos primeros, hay una importante industria automovilística que es la principal industria en términos de incorporación de tecnologia de producción. La industria automovilistica ya esta avanzada en la implementación global de Industry 4.0
Tiene una concepción holistica de la tecnologia en sentido que incorpora muy fuertemente las tecnologias de información (IT), digitalización y virtualización para poder definir qué y cómo produciremos, en linea con el proceso o de manera simulada, para poderlo llevar a la practica reduciendo tiempo, errores y costos. Y de esta forma llegar antes al mercado o poder atender demandas especiales.
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DE LA TEORÍA A LA PRÁCTICA Muy probablemente las innovaciones tecnológicas que implica implementar Industry 4.0 se validarán en las casa matrices de las ensambladoras de automóviles y las subsidiarias locales o regionales no tarden en implementarlas. Por eso es importante que las empresas locales proveedoras de tecnologia como tambien las empresas de ingenieria e integración no sean indiferentes a esta tendencia. La segunda industria regional por excelencia que se puede encontrar en todos nuestros paises son las industrias de alimentos y bebidas ( A&B) . Estas industrias se diferencian entre las reconocidas marcas globales y las grandes compañias (grupos) o pequeñas y medianas empresas regionales. Del mismo modo, en pos de atender requisitos de competitividad para mantenerse o crecer en los mercados internacionales, verán seguramente instalarse las implementaciones de Industry 4.0 inicialmente como plantas llegadas de Europa. Nuestras empresas no tardarán en replicar los mismos esquemas, inicialmente en los procesos discretos de producción como lineas de embotellado, llenado y procesos de packaging, paletizado y despacho. Las lineas de producción ( hoy dia ya incuestionablemente automatizadas ) comenzarán a venir automatizadas con funciones e interfases standarizadas y optimizadas para facilitar la integración e intercambio de datos con el resto de la planta, incluso con procesos no estrictamente involucrados en la producción ( ver OMAC y Weihenstephaner Standards) . Vendrán con su modelo y gemelo digital antes del despacho o de la construccion de la planta fisica, de manera que toda la integración e ingenieria del proceso estará resuelta y optimizada ya al momento de comenzar el ensamblado.
y seguramente, en mayor o menor escala, la hará extensiva a sus proveedores (auto partistas y fabricantes e integradores de robots y máquinas). Hoy dia esta industria ya trabaja con las herramientas de diseño computarizado, incurre en las herramientas de simulación y digitalización y sin excepción posee un nivel de integración de automatización listas para el siguiente paso al resto de la planta. Asi , una empresa auto partista de cualquier parte del mundo puede suministrar su producto a la ensambladora automotriz que hará uso de la misma en su producción de automóviles ubicada en las antípodas geograficas del primero, haciendo uso de las herramientas de modelado y simulado digital.
Los productos en producción han de tener una forma de identificar todo el proceso aplicado, haciendo las funciones de tracking y tracing mas robustas y
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seguras al ser volcadas en tags de facil inserción en los mismos . Limitaciones de los tags RFID como ser la de poderse montar en recipientes con liquidos ya fueron resueltas, incluso con mejoras sustanciales en las funciones de multiscanning especialmente utilizado en paletización. Los avances en la industria de A&B se emparenta muy de cerca con los procesos secundarios de la industria farmacéutica, muy presente en todos los paises de sudamerica, donde los controles son mucho mas extensivos. El seguimiento de la producción sin duda hace ya uso de las tecnologias que confluyen a Industry 4.0 y este tipo de industria sin duda será otro de los protagonistas de este concepto. Industrias como la cervcera, de alta importancia y contenido tecnológico en absolutamente todos los paises latinoamericanos, serán de las primeras industrias procesistas en implementar el concepto de digitalización de la ingenieria y la integración de la producción a los sistemas de procesamiento de ordenes, control de calidad, laboratorio , despacho como tambien de ingenieria y mantenimiento.
Industry 4.0 no solo apunta a las industrias discretas sino que tambien encuentra su campo de aplicación en las industrias de procesos continuos como la (Petro)Quimica, los procesos primarios de alimentos, bebidas y fármacos y de life science. Las herramientas de ingenieria de diseño y construcción de plantas de este tipo ya se integran con las herramientas de configuración de los sistemas de control distribuido e instrumentación , como tambien de control y maniobra eléctricos. Las herramientas de simulación de automatizacion se integran ya con las herramientas de modelado y simulación de las plantas, incluso en formato 3D y de realidad aumentada, lo cual no solo permite optimizar procesos y lay out de las instalaciones sino que tambien permiten el entrenamiento offline de los operadores, permitiendo una mas rápida y efectiva formación de los mismos y un aumento de la seguridad de operación de la planta a futuro.
Finalmente, industrias hibridas y de alta relevancia para nuestros paises, especialmente las extractivas como la mineria y petroleo y la producción de cemento, tambien tienen sus procesos cubiertos por las innovaciones de Industry 4.0 en la referido a la digitalización e integración de máquinas ( molinos, chancadores, sistemas de bombeo, hornos, correas transportadoras, pilas de lixiviación, control de camiones, oleoductos, etc.), identificación y seguimiento de vagones de mineral, integración de sistemas de laboratorios, controles de calidad y performance, monitoreo remoto, modelación de fluidos, etc.
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Conclusiones Industry 4.0 viene a proveer una integración de la tecnologia actual y vislumbrable en lo inmediato para lograr producciones acordes a las demandas que se avecinan, tratando de lograrlo en forma eficiente y sustentable. Mejores productos y bienes para mas personas que los requerirán mas rápido en un mercado con muchos oferentes compitiendo en precio, calidad y valor agregado es el escenario donde las industrias encuentran imperiosa necesidad de adaptación.
La unica realidad es que todos en el futuro deberemos estar mas preparados para aprender cosas nuevas. Sin dudas que los años venideros nos encontrarán testigos de esta evolución que cambiará la forma de concebir la producción y que mejorará nuestras experiencias y conocimientos como profesionales y como consumidores.
Ing. Andrés Gorenberg Gerente Digital Factory, Factory Automation Siemens S.A. Argentina - 2016
Mucha tecnologia nos es conocida hoy, mucha no es actualmente concebida para los medios industriales y mucha no tenemos aun hoy dia cabal idea de sus limites de uso. Muchos profesionales que hoy circunscriben su radio de expertisia a un limitado campo tecnológico, necesitarán imperiosamente avanzar en sus conocimientos en otros aspectos; el procesista deberá aprender el uso de herramientas de software, el experto en automatización deberá conocer las funcionalidades de las plataformas de gestión de negocios, el informático deberá aprender del funcionamiento de las lineas de producción , los expertos en mercado deberan aprender a trabajar con los expertos en producción y visceversa. Nuevas tecnologias y herramientas serán incorporados a los medios de producción como la digitalización, simulacion por software e impresión 3D; muchas otras que aun no podemos identificar, seguramente quedarán obsoletas.
Contacto: perezjavier@siemens.com ¿Quieres conocer más? www.siemens.com/industrialsecurity
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ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL PROCESAMIENTO DE LLANTAS USADAS EN LA PRODUCCIÓN DE BIODIESEL EN CONDICIONES DE ALTA PRESIÓN Y TEMPERATURA Vera Hostos, Angie Lizeth Victor Marulanda Cardona, Programa de Ingeniería Ambiental y Sanitaría, Universidad de La Salle vangie05@unisalle.edu.co, vfmarulanda@unisalle.edu.co
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Área temática • Biomasa, Bioenergía y Biocombustibles
Resumen En la actualidad se presenta en la ciudad de Bogotá una seria problemática causada por la generación de más de 18.000 toneladas de llantas usadas al año, las cuales representan un componente de contaminación ambiental e impacto a la salud a gran escala debido a su corta vida útil y a los inadecuados procesos de disposición final que se llevan a cabo.Durante los últimos años se han venido realizando estudios de aplicación de la tecnología de transesterificación supercrítica para la producción de biocombustibles a partir de distintas grasas y aceites, debido a las condiciones de temperatura y presión extremas que se usan, estos estudios han evidenciado la ocurrencia de distintos tipos de reacciones que incluyen cracking térmico e hidrogenación similares a las que utilizan algunos procesos industriales que aprovechan las llantas usadas con fines energéticos. Por tal razón en este trabajo se presentan los resultados de un estudio experimental exploratorio del procesamiento de llantas usadas en la producción de biodiesel en condiciones supercriticas con el fin de obtener un biocombustible que potencialmente ofrezca mejores propiedades en cuanto a contenido energetico, viscosidad y fluidez que el biodiesel obtenido via transesterificacion de aceites y alcohol. A tal fin se realizarón estudios en un reactor batch y semicontinuo a diferentes condiciones de temperatura, presión y tiempo de residecia, buscando determinar la factibildad de disolver completamente la llanta en el biocombustible producido de manera que se facilite al mismo tiempo su utilizacion.
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energético, estás no han sido implementadas a gran escala, por lo que los usos más comunes incluyen la incorporación a materiales de construcción, artículos artesanales o juegos infantiles, los cuales no pueden hacer un uso importante de la mayor cantidad del residuo [3].
Los resultados mostraron que, a 400°C, una relacion 15:1 alcohol/trigliceridos y un tiempo de 20 minutos en un reactror batch fue posible disolver toda la llanta en el biocombustinle producido, el cual consisitio de una sola fase con baja viscosidad. Se encontró un contenido de productos volátiles posiblemente derivados tanto de la llanta como el biocombustible de más del 60% por medio de destilación fraccionada en laboratorio.
Por otro lado, algunos estudios han abordado el procesamiento de las llantas usadas por medio de fluidos en condiciones supercríticas como una
Palabras claves: Procesamiento, Llantas usadas, Transesterificación Supercrítica, Biocombustible.
I. Introducción En Colombia se producen 2.5 millones de neumáticos al año, de los cuales 750000 llantas se desechan en las calles, las consecuencias son de salubridad pública y de contaminación ambiental [1], en cuestiones de salud pública, el esparcimiento que tienen estos objetos en los diferentes lugares de la ciudad genera la reproducción de plagas y enfermedades vectoriales. El caucho del neumático es una amenaza potencial para el medio ambiente al ser un material de no biodegradación ni de fácil descomposición, además de estar acompañado de múltiples químicos [2]. Las llantas usadas son un residuo sólido que en el país presenta escaza valorización, a pesar de que existen tecnologías como el coprocesamiento en hornos cementeros u otras tecnologías térmicas como la pirolisis, para aprovechar su contenido
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II. Materiales y métodos
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2.1 Llanta Usada
alternativa a los procesos tecnológicos convencionales de coprocesamiento. Por ejemplo, Bhatti y colaboradores evaluaron la descomposición de las llantas usadas empleando tolueno a temperaturas de 300°C y presiones de 500 a 800 Psi, encontrando que aproximadamente 94,2% de la llanta fue descompuesta, produciendo un aceite con hidrocarburos de peso molecular inferior a 300 [4]. De forma similar Onsri y colaboradores estudiaron la colicuefacción del carbón y las llantas usadas empleando agua supercrítica, evaluando la máxima conversión y productividad del aceite, la cual correspondió a 57 y 60% a 400°C y 80% de llanta usada [5]. En el estudio de la produccion de biodiesel a condiciones supercriticas Marulanda y colaboradores reportaron la ocurrencia de reacciones de cracking e hidrogenación de los etil esteres insaturados produciendo alcanos entre 8 y 14 carbonos, así como etil esteres de cadena corta y productos de descomposición del glicerol, lo cual se atribuyó a las condiciones de reacción agresiva [6]. Este tipo de reacciones son similares a las que tienen lugar en los procesos de coprocesamiento de llantas usadas.
La llanta triturada en un tamiz de 1,7 milímetros se obtuvo en una empresa del sector industrial de Fontibón que ofrece Grano de Caucho Reciclado a industrias encargadas de la fabricación de asfalto y canchas sintéticas.
Figura.1 Llanta triturada adquirida
Por tal razón en este trabajo se estudia el procesamiento de las llantas usadas en la producción de biodiesel en condiciones supercríticas, con el fin de evaluar la factibilidad técnica de obtener un biocombustible enriquecido con los productos que pueden generarse de la descomposición de las llantas a estas condiciones, de manera que se incorpore su contenido energético en el biodiesel producido y se facilite su utilización. A tal fin se realizaron estudios en un reactor batch y un reactor semicontinuo a diferentes condiciones de temperatura, presión y tiempo de residencia.
2.2 Equipo Experimental Los experimentos se llevaron a cabo en una unidad batch y en una unidad semicontinua. La unidad batch se muestra en la Figura.2. La unidad batch consiste en un reactor tubular marca Swagelok de ½(in) de diámetro y 15cm de largo; en dicho reactor se carga el alcohol, el aceite y una cantidad de llanta usada que se varío entre el 5% y el 10%, posteriormente se cierra el reactor de acuerdo con lo establecido en el manual del producto [7] y se inicia el calentamiento hasta la temperatura de 400°C
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Figura.2 Unidad Batch del Laboratorio de Ingeniería Ambiental y Sanitaria de la Universidad de La Salle
midiendo la presión en el manómetro, una vez transcurre el tiempo de reacción que se determinó en 20 minutos después de haber alcanzado la temperatura máxima de reacción se remueve el reactor y se deja enfriar a temperatura ambiente.
Cabe mencionar que el sistema cuenta con cuatro termocuplas tipo K distribuidas en la unidad, encargadas de medir la temperatura, de tal forma que se tenga un mayor control durante la reacción. Además, el sistema cuenta con un reactor tubular empacado, el cual contiene la llanta triturada, en las conducciones de salida el sistema cuenta con una válvula de despresurización que permite controlar la presión, la cual se encuentra conectada a un recipiente de toma de muestras finales. En la figura.3 se visualiza el diagrama de la unidad semicontinua.
La unidad semicontinua consta de una entrada de aire comprimido junto con su controlador, dos tanques de almacenamiento de materias primas, aceite y alcohol, que alimentan el sistema a través de una bomba de alta presión marca Williams Milton Roy. Seguidamente la unidad contiene un sistema de precalentamiento e intercambiadores de calor, los cuales fueron construidos a partir de tuberías y accesorios de alta presión marca Swagelok suministradas por la Universidad de La Salle.
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Figura.3 Diagrama de la Unidad Semicontinua del Laboratorio de Ingeniería Ambiental y Sanitaría de la Universidad de La Salle
condensador
2.3 Métodos de Análisis Se usó una aproximación cuantitativa y una aproximación cualitativa para medir los resultados de los experimentos. Cualitativamente se buscó obtener un biocombustible donde toda la llanta empacada pasara a ser parte de la fase líquida sin dejar un residuo sólido en el reactor, de igual forma se buscó que no se formaran grumos o se sedimentará después de cierto tiempo la fracción obtenida de la llanta usada en el biodiesel producido. Por otro lado, en una de las corridas realizadas en el reactor semicontinuo, se llevó a cabo una destilación fraccionada de laboratorio, con el fin de separar la fase ligera de la fase pesada.
Columna Vigreaux
Unidad de calefacción Figura.4 Montaje del equipo de destilación fraccionada del laboratorio de Ingeniería Ambiental y Sanitaría de La Universidad de La Salle
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AL TABLERO cantidad significativa de muestra, no obstante, después de la fase de transición las partículas de llanta triturada van reduciendo su diámetro de tal forma que se logran escapar del reactor taponando las conducciones de salida del intercambiador del mismo y la válvula de despresurización, lo cual genera un aumento en la presión y en algunos casos conlleva a una explosión del material previamente empacado. En la Tabla 1, se presenta el resumen de las corridas experimentales llevadas a cabo en dicha unidad, especificando las condiciones de reacción y la descripción cualitativa de los resultados obtenidos en cada caso.
III. Resultados y Análisis de resultados 3.1 Reactor Semicontinuo En cuanto a los resultados experimentales obtenidos en las tres corridas realizadas en el reactor semicontinuo, se presentaron problemas, ya que la corrida empieza y transcurre durante un cierto periodo de tiempo que permite recolectar una
FASE EXPERIMENTAL PRELIMINAR FACTORES EXPERIMENTALES Número de Corrida
1
2
3
Gramos de Temperatura materia (°C) prima (g)
2,24
2,24
3,12
380
430
440
Presión (Psi)
3000
3200
4000
Resultados Relación Molar
Imagen
Descripción
En la primera corrida experimental se obtuvieron cuatro muestras, en las cuales aparentemente a medida que transcurre la reacción se va presentando un cambio en la coloración, lo cual se atribuye a la fase en la que diversos compuestos están pasando de la llanta hacia el biocombustible producido; además se recolectaron dos muestras, una de la fase transitoria y otra de recolección general.
9:1
9:1
En la segunda corrida experimental se obtuvieron cinco muestras, en donde se puede observar una fase de un biocombustible y una suspensión de partículas negras muy finas; además se obtuvo una recolección de la fase transitoria y una recolección de color negro, en donde se observan las partículas de la llanta triturada de menor diámetro, lo cual se atribuye a un material carbonoso.
9:1
En la tercera corrida experimental, se obtuvo un producto con mayor cantidad de material negro suspendido de diámetro considerable, debido a que durante dicha fase ocurrió una caída de presión, que impidió continuar con la corrida.
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En general, se puede observar que inicialmente, cuando el lecho empieza a calentarse la muestra obtenida en la recolección corresponde al biodiesel, sin embargo, una vez se alcanza la temperatura de reacción la llanta usada empieza a salir como parte del biodiesel. Cuando la corrida transcurre de forma normal se obtiene un biodiesel de color negro como el que se observa en la corrida número 3.
3.2 Reactor Batch Las corridas experimentales en el reactor batch se llevaron a cabo a temperaturas de 400°C y diferentes relaciones molares con el fin de evaluar la solubilidad de la llanta usada en el biodiesel y evitar al máximo la descomposición del mismo. Para ello se emplearon las condiciones de reacción que se han encontrado como optimas en los estudios anteriores realizados en la Universidad de la Salle, los cuales indican que a temperaturas mayores a 400°C se puede presentar una alta descomposición del biodiesel [8].
Con el fin de identificar la formación de productos volátiles que puedan generarse tanto de la llanta usada, como de reacciones de cracking térmico y pirolisis, se realizó la destilación fraccionada a partir de la muestra de recolección general de la corrida 1, observando que se obtuvo un contenido de fase volátil hasta 120°C de más del 60% en peso respecto a la muestra inicial; con este resultado se puede concluir que la muestra no es biodiesel debido a que este tiene un punto de ebullición superior a 300°C, y a su vez, tampoco hace referencia al alcohol sin reaccionar ya que en la relación de volúmenes la cantidad de alcohol suministrada en el tanque era inferior al 60%. Con el transcurso de la destilación se presentó una descomposición de la fase pesada por la alta temperatura originando como resultado un cambio de color, como se puede observar en la figura.5.
En la figura 6 (a), se observa la corrida número 1, llevada a cabo con relación molar 9:1, en donde toda la llanta usada paso a ser parte del biocombustible, sin embargo, en el reactor quedo un remanente de grumos, lo cual puede atribuirse a que la cantidad de biocombustible presente es insuficiente para disolver todos los productos que se formaron de la llanta. Por tal razón se aumentó la relación molar a 15:1, observando que toda la llanta usada paso a formar parte de la solución, lo cual indica que hay una mayor cantidad de biocombustible que permite disolver la llanta, como se observa en la figura 6 (b), la muestra tiene una sola fase, no presenta sedimentación, tiene una baja viscosidad y un olor característico a hidrocarburo, con lo que se determinó que estas fueron las mejores condiciones de producción de biodiesel. Teniendo en cuenta que diversos estudios han sido realizados para la producción de biocombustible a condiciones de temperatura y presión similares a las utilizadas en este estudio, conviene resaltar que en dichas investigaciones no se ha reportado el procesamiento simultaneo de la llanta usada en la producción de biodiesel a dichas condiciones.
Figura.5 Resultado de la destilación fraccionada de laboratorio fase ligera y pesada
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A
en donde toda la llanta paso a formar parte del biodiesel producido, es decir, que esta no se precipito y el biocombustible obtenido presento ventajas, tales como una baja viscosidad y un olor característico a hidrocarburos. Estudios posteriores se realizarán con el fin de caracterizar el biocombustible producido en términos de conocer los productos específicos que se están formando tanto en la fase ligera como en la fase pesada, así como el poder calorífico del biocombustible producido enriquecido con la llanta. Finalmente, se concluye que la tecnología estudiada se perfila como un proceso tecnológico alternativo para el procesamiento de las llantas usadas de manera que el contenido energético de estas pueda ser usado con mayor facilidad en procesos de combustión sin necesidad de hacer modificaciones sustanciales a los equipos.
B
Referencias Bibliográficas [1] C. d. C. d. Bogotá, «Guía para el manejo de llantas usadas,» Kimpres Ltda., Bogotá, 2006.
Figura.6. (a) Muestra obtenida en la corrida 1 y (b) Muestra obtenida en la corrida 2, realizadas en el reactor batch
[2] M. A. Serrano, «Proyecto de adecuación de parques con el uso de llantas recicladas en la ciudad de Bogotá,» UNAD, Bogotá, 2015.
IV. Conclusiones
[3] Departamento Ambiental y Empresarial, «Unión Temporal OCDE Ltda,» 2011. [En línea]. Available: http://ambientebogota.gov.co/documents/10157/0/Llantas.pdf. [Último acceso: Julio 2016].
Se realizaron experimentos tanto en reactores semicontinuos como batch buscando las condiciones de reacción que permitieran un procesamiento simultáneo de la llanta de manera que esta pasara a ser parte del biocombustible y permitiera el aprovechamiento de su contenido energético. Los experimentos realizados en el reactor semicontinuo mostraron que la fase de biodiesel producida por llanta usada tiene un contenido de productos volátiles hasta del 60%, lo cual indica que hay una elevada formación de estos productos que se generan de la llanta o del biodiesel. Por otro lado, las corridas realizadas en reactores batch mostraron que las mejores condiciones de reacción fueron a temperaturas de 400°C y relaciones molares de 15:1,
[4] K. Q. y. H. A. Z. Inamullah Bhatti, «Supercritical Decomposition of Scrap Tires using Toluene,» Thermal Engineering and Enviroment, p. 4, 2010. [5] P. P. y. S. N. Kwanruthai Onsri, «Co-liquefaction of Coal and Used Tire in Supercritical Water.,» Energy and Power Engineering, p. 8, 2012. [6] G. A. y. L. L. T. Victor F Marulanda, «Investigations of Supercritical transesterification of chicken fat for biodiesel production from low cost lipid feedstocks.,» The Journal of Supercritical Fluids, pp. 53-60, 2010. [7] Swagelok, «An installer´s pocket guide for Swagelok,» Swagelok Company, USA, 2014. [8] Y. B. y. N. Ramirez, «Estudio experimental de la utilización del sebo vacuno para la producción de biodiesel por medio de transesterificación supercrítica,» Universidad de La Salle, Bogotá, 2013.
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Angie Lizeth Vera Hostos Ingeniera Ambiental y Sanitaria de la Universidad de La Salle en Bogotá. Con experiencia en investigación enfocada principalmente en la aplicación de tecnologías de alta Presión y Temperatura en el procesamiento de llantas usadas y residuos agroindustriales para la producción de biocombustibles. Ponente en diversos eventos académicos. Con habilidades en la formulación de planes de manejo ambiental, gestión integral de residuos sólidos y diseño de plantas de tratamiento de agua potable y residual.
Víctor Fernando Marulanda Cardona Ingeniero Químico y Doctor en Ingeniería con énfasis en Ingeniería Química de la Universidad del Valle. Investigador en el campo de aplicación de las tecnologías de fluidos supercríticos al tratamiento de aguas residuales y residuos tóxicos, así como a la producción de biocombustibles a partir de diversos residuos. Es autor de varias publicaciones científicas en revistas internacionales de alto impacto y ha participado como ponente en eventos académicos nacionales e internacionales. Inventor de un proceso para la destrucción de residuos tóxicos, el cual cuenta con patente de invención Americana, China y Colombiana.
Maria Marcela Blanco Arevalo Coach Profesional. Psicóloga, Especialista en Gerencia de Recursos Humanos y en Gestión del conocimiento y Capital Intelectual. Master en Neuropsicología en Educación. Docente Universitaria y Consultora Organizacional con 15 años de experiencia.
Programa de Ingeniería Ambiental y Sanitaría, Universidad de La Salle vangie05@unisalle.edu.co, vfmarulanda@unisalle.edu.co
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