Gases industriales y criogenia: márgenes amplios y pérdidas

Las mezclas de gases se desvían con la temperatura y la presión

Qué ocurre. Las mezclas se llenan por presión o por caudal, y los componentes se comportan de forma distinta cuando la temperatura y la presión de la botella cambian durante el llenado. La mezcla sale de la estación de llenado cerca del objetivo y el análisis la muestra algo desviada. Algunos lotes se completan o se vuelven a llenar.

Qué cuesta. Mezclas fuera de tolerancia, sobre todo en gases de calibración y gases especiales, donde la tolerancia es estrecha. Reprocesos, análisis y tiempo de llenado adicionales y, de vez en cuando, la queja de un cliente cuyos instrumentos se calibraron con esa mezcla.

Por qué la solución habitual no funciona. Los factores de corrección fijos cubren el día medio. Llenar más despacio reduce el efecto de la temperatura, pero cuesta capacidad, y cada componente o tamaño de botella nuevo necesita factores nuevos.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de los registros de llenado (presiones, temperaturas, caudales, pesos) y de los resultados de análisis compruebo qué parte de la desviación procede de un comportamiento del gas que se puede calcular de antemano. El diagnóstico remoto a precio fijo muestra si un control de mezcla basado en modelo podría acertar con el objetivo en el primer llenado más a menudo, y qué haría falta para ello.

Las plantas trabajan cerca de las válvulas de alivio y de los disparos

Qué ocurre. Las plantas a presión y las criogénicas trabajan cerca de sus presiones de alivio y de sus límites de disparo, porque ahí son más eficientes. Cuando llega una perturbación, un pico de presión levanta una válvula o dispara un compresor. Entonces los operadores fijan los objetivos más lejos del límite.

Qué cuesta. Cada disparo supone parada, rearranque y, con frecuencia, producto perdido. Cada paso atrás respecto al límite cuesta eficiencia durante todas las horas sin perturbaciones.

Por qué la solución habitual no funciona. Los reguladores convencionales reaccionan solo cuando la presión ya está subiendo, y ajustarlos para que sean más rápidos los vuelve nerviosos. Más margen traslada el problema de los disparos a la pérdida de eficiencia.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de sus registros de disparos y alarmas y del historial de esos momentos (presiones, caudales, posiciones de válvulas, datos de compresores) compruebo qué perturbaciones desembocan en los disparos y con qué antelación se perciben. El diagnóstico remoto a precio fijo responde si un control predictivo que respete el límite podría mantener la planta más cerca de él con menos disparos, y qué haría falta.

Más información: Control predictivo de plantas de proceso

El hidrógeno líquido se evapora a lo largo de la cadena

Qué ocurre. El hidrógeno líquido se evapora en los depósitos de almacenamiento, en los remolques y en cada trasvase. El gas evaporado se ventea, se quema en antorcha o se vuelve a comprimir. A menudo solo se sabe de forma aproximada cuánto se pierde y en qué punto de la cadena.

Qué cuesta. Producto fabricado con mucha energía y luego perdido. El hidrógeno líquido es caro de producir, así que la evaporación reduce directamente el margen de cada entrega.

Por qué la solución habitual no funciona. Un mejor aislamiento es una cuestión de equipos, con plazos largos. Las reglas de operación para trasvases, enfriamiento y presión de los depósitos se fijan con prudencia y rara vez se revisan.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de niveles, presiones y temperaturas de los depósitos, registros de trasvases y registros de venteo calculo dónde y cuándo se produce la evaporación y qué parte se debe a la forma de operar depósitos y trasvases. El diagnóstico remoto a precio fijo muestra cuánta pérdida podría evitar el control de procesos de depósitos y trasvases, y qué haría falta.

Las unidades de separación de aire cambian de carga con lentitud

Qué ocurre. La unidad de separación de aire funciona con una carga estable, y los cambios de carga se hacen en pasos lentos y cautelosos. Las columnas necesitan tiempo para estabilizarse, y los operadores saben que un cambio rápido puede alterar la pureza durante horas.

Qué cuesta. La planta no puede seguir las horas de electricidad barata o cara, no puede reducir carga con rapidez cuando la red lo pide y pierde la oportunidad de ganar con la flexibilidad. Sus grandes compresores funcionan a plena potencia cuando la electricidad es más cara.

Por qué la solución habitual no funciona. Subir o bajar carga más deprisa con el control existente arriesga producto fuera de especificación. Los reguladores convencionales de las columnas no ven cómo un cambio de carga moverá la pureza mucho antes de que ocurra.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir del historial de cambios de carga anteriores (caudal de aire, caudales de producto, temperaturas y presiones de las columnas, purezas) compruebo cómo responden las columnas y hasta dónde unas rampas más rápidas se mantendrían dentro de la pureza. El diagnóstico remoto a precio fijo muestra si el control predictivo podría hacer posibles cambios de carga más rápidos, y qué necesita.

Más información: Control predictivo de plantas de proceso

La separación de aire ignora las oscilaciones del precio de la electricidad

Qué ocurre. La producción sigue la demanda de los clientes y la costumbre de trabajar de forma estable. El precio de la electricidad cambia de una hora a otra, pero la planta no usa su almacenamiento de líquido para desplazar la producción fuera de las horas caras.

Qué cuesta. La electricidad es, con diferencia, el principal coste de la separación de aire. Fabricar en horas caras producto que podría haberse fabricado en horas baratas encarece la factura cada día.

Por qué la solución habitual no funciona. Planificar a mano con previsiones de precios, niveles de depósitos, contratos y límites de cambio de carga es demasiado para una rutina diaria. Por eso el plan sigue siendo plano.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de datos de producción y almacenamiento, precios de la electricidad y sus límites de cambio de carga calculo cómo se podría haber desplazado la producción en las últimas semanas y cuánto se habría ahorrado. El diagnóstico remoto a precio fijo muestra si compensa planificar según los precios con almacenamiento de líquido y qué haría falta en su planta.

Más información: Control predictivo económico

La pureza del producto se mantiene con un margen amplio

Qué ocurre. Las columnas se operan de modo que la pureza de oxígeno, nitrógeno o argón se mantenga bien por encima de la especificación. Los analizadores son lentos o están al final de la línea, así que los operadores mantienen un colchón.

Qué cuesta. Cada fracción de pureza por encima de la especificación cuesta potencia de compresión o rendimiento. A lo largo de un año, ese colchón es una gran parte de la factura eléctrica que no compra nada.

Por qué la solución habitual no funciona. Reducir el margen a mano es arriesgado: una sola entrega fuera de especificación causa más problemas que meses de energía adicional. Los analizadores más rápidos ayudan, pero la lectura sigue llegando cuando la columna ya se ha movido.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de temperaturas, presiones y caudales de las columnas y de los valores de los analizadores compruebo si la pureza se puede calcular antes con los datos de la columna y cuánto margen haría falta entonces. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice si una pureza calculada y un control más ajustado podrían acercarse más a la especificación, y qué haría falta.

Más información: Medidas calculadas

Los licuadores tardan en recuperarse tras una perturbación

Qué ocurre. Tras un disparo de compresor, un cambio de carga o una perturbación en la zona fría, el licuador tarda mucho en volver a su punto de operación. Los operadores lo recuperan a mano, con cuidado, para evitar un segundo disparo.

Qué cuesta. Producción y líquido perdidos durante la recuperación y, a veces, un calentamiento que cuesta días. Los clientes que esperan el líquido lo notan.

Por qué la solución habitual no funciona. Los reguladores convencionales de la planta están ajustados para la operación estable y son demasiado lentos o demasiado nerviosos ante perturbaciones grandes. Los procedimientos de recuperación dependen de quién esté de turno.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir del historial de perturbaciones anteriores (temperaturas, presiones, caudales, datos de válvulas y turbinas) compruebo cómo responde la planta y cómo podría ser una recuperación más rápida y segura. En el CERN, el laboratorio europeo de física de partículas, trabajé en control predictivo y estimación de estado para la refrigeración con helio superfluido del Gran Colisionador de Hadrones. El diagnóstico remoto a precio fijo responde si el control predictivo podría acortar la recuperación en su planta, y qué haría falta.

Más información: Control predictivo de plantas de proceso

Las pérdidas de helio pasan inadvertidas

Qué ocurre. El helio se recupera, se purifica y se reutiliza, pero una parte se pierde por fugas, purgas y venteos. El balance entre helio entregado, recuperado y almacenado rara vez cuadra con exactitud, y las pequeñas pérdidas se esconden en las tolerancias de los contadores.

Qué cuesta. El helio es caro y el suministro no es fiable. Una pequeña pérdida que dura meses suma una compra grande.

Por qué la solución habitual no funciona. Las fugas se buscan cuando la pérdida ya es evidente. Los contadores se desvían y nadie concilia con regularidad todos los caudales e inventarios.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de contadores de caudal, presiones y temperaturas de depósitos y almacenamientos, y registros de compras y entregas concilio el balance de helio a lo largo del tiempo y busco dónde y cuándo aparecen las pérdidas. El diagnóstico remoto a precio fijo muestra si la estimación de pérdidas por balance puede localizarlas pronto, y qué haría falta para ejecutarla de forma continua.

Nadie conoce el perfil de temperatura dentro de la caja fría

Qué ocurre. La caja fría tiene pocas mediciones de temperatura, casi todas en las entradas y salidas. Lo que ocurre dentro de los intercambiadores de calor y de las columnas se deduce por experiencia. Cuando baja la eficiencia, nadie sabe decir exactamente dónde.

Qué cuesta. Los intercambiadores ensuciados o mal equilibrados cuestan potencia de compresión. Problemas como la congelación o la mala distribución se descubren tarde, a veces solo cuando hay que calentar la planta.

Por qué la solución habitual no funciona. Añadir sensores dentro de una caja fría obliga a abrirla, algo que rara vez es posible. Los cálculos de diseño describen la planta nueva, no la de hoy.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de las temperaturas, presiones y caudales existentes y de los datos de diseño de intercambiadores y columnas compruebo con qué precisión se puede calcular el perfil interno de temperatura. El diagnóstico remoto a precio fijo muestra si los estados internos calculados revelarían las pérdidas de eficiencia y cómo podrían orientar la operación.

Más información: Cálculo de estados no medidos para el control

Los turboexpansores trabajan con márgenes amplios

Qué ocurre. Los turboexpansores se mantienen muy lejos de sus límites de velocidad, temperatura y formación de líquido. Los valores de consigna se eligieron en la puesta en marcha para estar seguros y apenas han cambiado desde entonces.

Qué cuesta. Un expansor que podría producir más frío trabaja por debajo de su potencial, así que la planta necesita más potencia de compresión para la misma producción.

Por qué la solución habitual no funciona. Acercarse a los límites a mano arriesga un disparo o dañar una máquina cara. Los reguladores convencionales no ven venir un límite, de modo que el margen es la única protección.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de los datos del expansor (velocidad, condiciones de entrada y salida, datos de cojinetes, disparos) compruebo cuánto se ha acercado realmente la máquina a sus límites y cuánto margen necesita en qué condiciones. El diagnóstico remoto a precio fijo responde si un control basado en modelo cerca de los límites podría ganar eficiencia con seguridad, y qué haría falta.

Los compresores de un tren se escalonan por costumbre

Qué ocurre. Varios compresores se reparten la carga, y cuál funciona, con qué carga y con cuánto reciclado se decide por costumbre o por un orden fijo. El reciclado antipulsación suele estar más abierto de lo necesario.

Qué cuesta. Los compresores son los mayores consumidores de energía de la planta. Un mal reparto de carga y un reciclado innecesario cuestan energía cada hora.

Por qué la solución habitual no funciona. Cada compresor tiene su propio regulador, pero nadie optimiza el tren completo. Cambiar el orden a mano se prueba una vez y se abandona cuando algo se dispara.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de los datos de los compresores (caudales, presiones, potencia, posiciones de las válvulas de reciclado, horas de funcionamiento) calculo con qué eficiencia ha trabajado el tren y cómo se podría haber repartido mejor la carga. El diagnóstico remoto a precio fijo muestra si compensa optimizar el reparto de carga y qué haría falta.

Más información: Control predictivo económico

La presión de los depósitos se gestiona venteando

Qué ocurre. En los depósitos de nitrógeno, oxígeno, argón o dióxido de carbono líquidos, la presión sube a medida que entra calor. Al llegar al valor de consigna, se ventea gas. Los patrones de llenado y de extracción no se aprovechan para mantener baja la presión.

Qué cuesta. Producto perdido por el venteo y, en algunos casos, emisiones. En las instalaciones de los clientes las pérdidas son difíciles de ver y a menudo se atribuyen al depósito.

Por qué la solución habitual no funciona. Un simple presostato en el venteo es fiable y barato, así que nadie lo toca. Un mejor aislamiento solo ayuda cuando se sustituye un depósito.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de presiones, niveles y temperaturas de los depósitos, datos de llenado y extracción y registros de venteo calculo cuánto producto se pierde y cuánto se podría conservar controlando la presión con un modelo del depósito. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice si el control de presión basado en modelo compensaría en el conjunto de sus depósitos.

Los grandes licuadores de hidrógeno son terreno nuevo

Qué ocurre. Se planifican licuadores de hidrógeno de tamaños muy superiores a los de las plantas actuales. Su proceso, sus máquinas y su control tienen poca experiencia de operación detrás.

Qué cuesta. Un arranque largo e incierto, una planta que durante meses no alcanza su producción de diseño y el riesgo de que el concepto de control no se ajuste a la planta real.

Por qué la solución habitual no funciona. Los conceptos de control se escalan a partir de plantas más pequeñas y se completan durante la puesta en marcha. Los problemas en la interacción de compresores, expansores e intercambiadores de calor aparecen entonces en la planta en funcionamiento.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir del diseño del proceso, los datos de los equipos y cualquier dato de plantas piloto o más pequeñas compruebo dónde es más débil el concepto de control y qué situaciones (arranque, cambios de carga, disparos) necesitan un modelo. El diagnóstico remoto a precio fijo responde si merece la pena un modelo de proceso y un concepto de control elaborados antes de la puesta en marcha, y qué exigirían.

Las rutas de cisternas y los niveles de llenado se planifican a mano

Qué ocurre. Los despachadores planifican las rutas de las cisternas hacia los depósitos de los clientes a partir de la experiencia, la telemetría donde la hay y llamadas telefónicas. Unos depósitos se llenan demasiado pronto y otros se quedan bajos antes de que llegue la cisterna.

Qué cuesta. Combustible y horas de conductor en entregas a medias, viajes de emergencia para depósitos que se quedan bajos y evaporación en las cisternas. Los clientes notan las roturas de existencias.

Por qué la solución habitual no funciona. El software de planificación de rutas suele planificar rutas, pero no cuándo debe llenarse cada depósito. Sin una previsión del consumo de cada cliente, el plan sigue siendo reactivo.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de la telemetría de depósitos, los registros de entregas y las rutas preveo el consumo por cliente y comparo las entregas pasadas con un plan optimizado de llenado y rutas. El diagnóstico remoto a precio fijo muestra cuánto podría ahorrar la optimización de rutas y llenados y qué datos necesita.

Más información: Planes optimizados de producción y de valores de consigna

El flujo bifásico vuelve inestables las líneas de transferencia largas

Qué ocurre. En las líneas de transferencia largas, parte del líquido se evapora y el gas y el líquido viajan juntos. La presión y el caudal oscilan, y el extremo de entrega recibe golpes o gas en lugar de líquido.

Qué cuesta. Entrega inestable, más evaporación, válvulas y bombas sometidas a esfuerzo y, a veces, disparos en el extremo receptor. El enfriamiento de la línea tarda más de lo debido.

Por qué la solución habitual no funciona. Los reguladores de cada extremo solo ven su presión o su caudal locales y se contrarrestan entre sí a través de la línea. Trabajar más despacio calma la línea, pero cuesta capacidad.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de presiones, temperaturas y caudales a lo largo de la línea y en ambos extremos compruebo cómo surgen las oscilaciones y si un modelo distribuido a lo largo de la línea puede predecirlas. El diagnóstico remoto a precio fijo responde si un modelo así, con el control adecuado, podría estabilizar la transferencia, y qué haría falta.

Los sensores en frío fallan o nunca se instalaron

Qué ocurre. En las zonas criogénicas los sensores son difíciles de colocar y de sustituir. Algunos fallan y siguen averiados hasta la siguiente parada; otros nunca se instalaron porque no había espacio o era demasiado caro.

Qué cuesta. Los operadores trabajan a ciegas en partes de la planta, los lazos de control funcionan con valores sustitutivos y las averías se descubren tarde.

Por qué la solución habitual no funciona. Sustituir un sensor en frío obliga a calentar parte de la planta. Los valores sustitutivos simples funcionan en operación normal y fallan justo cuando cambian las condiciones.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de las mediciones del lado caliente y de los sensores fríos que quedan compruebo con qué precisión se pueden calcular los valores que faltan y con qué antelación se notaría un sensor que falla. El diagnóstico remoto a precio fijo muestra si los estados estimados a partir de sensores del lado caliente podrían sustituir en la operación y el control a los que faltan.

Más información: Cálculo de estados no medidos para el control

La puesta en marcha de una planta nueva exige semanas de ajuste

Qué ocurre. Una planta nueva o una sección nueva está terminada mecánicamente y, a continuación, los reguladores se ajustan en la planta en funcionamiento, lazo por lazo. Cada enfriamiento y cada disparo durante la puesta en marcha cuestan días.

Qué cuesta. Inicio tardío de la producción, equipos de puesta en marcha en obra semanas más de lo previsto y reguladores que acaban ajustados solo para un punto de operación.

Por qué la solución habitual no funciona. Ajustar en la planta es la costumbre porque un modelo se ve como trabajo adicional. Pero las mismas preguntas vuelven en cada arranque.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir del diseño del proceso, los datos de los equipos y los datos de plantas similares compruebo qué lazos son críticos y si se pueden ajustar de antemano sobre un modelo. El diagnóstico remoto a precio fijo le dice si el ajuste previo sobre un modelo podría acortar la puesta en marcha, y qué haría falta.

Las plantas sin personal reaccionan despacio ante las averías

Qué ocurre. Los generadores in situ y las plantas más pequeñas funcionan sin personal y se vigilan desde un centro remoto. Cuando llega una alarma, alguien tiene que averiguar a partir de unas pocas tendencias qué está pasando, a menudo de noche.

Qué cuesta. Respuesta lenta ante averías, salidas innecesarias y paradas en las instalaciones de los clientes que una intervención a tiempo habría evitado. El diagnóstico remoto exige personas con experiencia, que escasean.

Por qué la solución habitual no funciona. Más alarmas crean más ruido, no más comprensión. Cada planta es algo distinta, así que las reglas de alarma fijas dejan escapar los casos inusuales.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir del historial de alarmas y eventos y de los datos de la planta alrededor de las averías compruebo qué averías se anuncian pronto y qué señales permiten distinguirlas. El diagnóstico remoto a precio fijo muestra si un diagnóstico automático de averías podría apoyar al centro remoto, y qué haría falta.

Licuefacción de dióxido de carbono para nuevas cadenas de captura

Qué ocurre. El dióxido de carbono capturado en cementeras, incineradoras de residuos y otras fuentes debe limpiarse, comprimirse y licuarse para su transporte. El caudal y la composición del gas capturado dependen de la planta de origen, no del licuador.

Qué cuesta. Un licuador que no puede seguir a la fuente trabaja de forma ineficiente, ventea u obliga a la planta de captura a estrangular. Un producto fuera de especificación para el transporte provoca entregas rechazadas.

Por qué la solución habitual no funciona. Los conceptos de control se toman de plantas comerciales de dióxido de carbono que trabajan de forma estable con fuentes limpias. Una cadena de captura necesita un control conjunto de captura, compresión, licuefacción y almacenamiento.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir del diseño de la cadena y del comportamiento esperado de la fuente compruebo dónde es más sensible la cadena y qué tiene que coordinar su control. El diagnóstico remoto a precio fijo responde qué necesita un concepto de control para la cadena y dónde un modelo reduciría el riesgo del arranque.

El control de la planta tiene décadas y nadie se atreve a cambiarlo

Qué ocurre. Muchas plantas siguen funcionando con un control instalado hace décadas. La lógica funciona, pero la documentación es escasa y quienes la escribieron ya no están. Los cambios se evitan porque nadie sabe qué más afectarían.

Qué cuesta. Las mejoras que ahorrarían energía o producto no se hacen nunca. Un fallo del sistema antiguo es un riesgo creciente, y los proyectos de sustitución se paralizan porque nadie sabe especificar qué hace el sistema antiguo.

Por qué la solución habitual no funciona. Una migración idéntica copia la lógica antigua, con sus parches, a un equipo nuevo. La planta gana equipos nuevos, pero no mejor control.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de la lógica de control existente, los planos y los datos de la planta documento lo que el control hace realmente y dónde se podría mejorar la operación. El diagnóstico remoto a precio fijo le da una base para un concepto de control nuevo y documentado, y una estimación de lo que exigiría.