abr. 2, 2020

Klabin estabiliza la producción de su planta de celulosa con la solución de Neles

El software Expertune PlantTriage ayudó a estabilizar la operación y lograr ahorros en químicos.

La planta de Ortigueira de Klabin es una amplia y compleja planta industrial. Es la única fábrica en Brasil que produce simultáneamente celulosa de fibra corta (eucalipto), celulosa de fibra larga (pino) y celulosa de pelusa (la base de pañales y de absorbentes). Conocida como la planta Puma, está ubicada en Paraná, Ortigueira , y opera desde el 2016, con una capacidad de 1,5 millones de toneladas por año. Puma es una de las 18 plantas de la multinacional brasileña Klabin.

Acerca del proyecto:

  • El proyecto PUMA ha logrado una producción simultánea de 1,1 millones de toneladas anuales de celulosa blanqueada de madera dura y 400 mil toneladas anuales de madera blanda blanqueada y celulosa esponjosa.
  • La instalación fue diseñada para producir 270 MW de electricidad, consumiendo 120 MW internamente y exportando hasta 150 MW a la red nacional brasileña, utilizando combustibles 100% renovables a base de madera, corteza de árbol y lignina. Klabin posee una generación de energía autosuficiente.
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Otra forma de medir la complejidad de la planta es a través de su automatización. Esta planta cuenta con 38 sistemas de control distribuido (DCS, por sus siglas en inglés), con 15.000 puntos de acceso físicos (I/O) y cerca de 2.900 dispositivos interconectados en una red Profibus. La fase actual de la fábrica cuenta con 2.000 válvulas automáticas y 2.700 instrumentos para medir temperatura, presión, caudal y nivel. Este gran ejército de dispositivos tiene una enorme tarea al frente , por lo que necesita trabajar en conjunto por una sencilla razón: El funcionamiento debe ser lo más estable posible. Para lograr tal estabilidad, Klabin utiliza herramientas para el monitoreo en línea de sus control de bucle.

El error absoluto promedio se redujo de un 30% a un 1,5% en poco más de dos años

“El ajuste de los bucles de control es esencial para estabilizar la planta y reducir los errores de control. En la puesta en marcha de la planta, teníamos un margen para ajustes y eso fue lo que se hizo. En menos de un año, redujimos el Error Absoluto del promedio variable de entre un 25% y 30% a un nivel de 15%. Dos años después de comenzar, alcanzamos el promedio actual de 1.5% ”, dice en resumen Pablo Cadaval Santos , Gerente Industrial de la unidad Puma en Klabin . Uno de los ejemplos que menciona es la línea de fibra, que opera hoy con una baja tasa de errores . La figura 1 muestra la significativa mejora que se deriva de estos niveles de reducción en la variabilidad.

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Ejemplo de redución de variabilidad

Cuando se traslada a la realidad del día a día de la planta, las tasas de error de control que se mantienen bajas, lo que refleja una planta con un proceso industrial estable , por lo que , la variabilidad es baja, y así se mantienen altos estándares de calidad. Además, los costos variables se mantienen controlados durante todo el año. Si los parámetros del proceso varían dentro del límite de error de control especificado, la producción se puede estabilizar con un consumo mínimo de aditivos químicos. También, los control de bucle con ajustes, crean un historial de quién opera y quién mantiene la fábrica.

La estabilidad adicional afectó directamente la carga de trabajo del operador, disminuyendo no solo tal carga si no, también redujo drásticamente la tasa de las alarmas, lo que derivó en un mayor enfoque en la optimización del proceso.

La hoja de ruta de la aplicación y la visita técnica fueron puntos decisivos en la elección de Klabin

Santos destaca que la plataforma opera en piloto automático, monitoreando el desempeño de los aproximadamente 600 bucles de control de la planta de acuerdo a los KPIs establecidos por Klabin. El proceso actual, que se ha perfeccionado a lo largo de más de dos años, fue el resultado de la asociación entre el fabricante de celulosa y Neles. El historial de relaciones ya incluía el uso de válvulas en otras unidades, pero en el caso de Expertune PlantTriage , el equipo se expandió para incluir visitas técnicas en la planta de otro cliente que ya usa la plataforma en Brasil. “La asistencia técnica en Brasil y una hoja de ruta definida para las herramientas también son un aporte, junto con la participación de mercado global”, resume.

Cristian Moraes , Performance Solutions Manager de Neles, destaca el intercambio de experiencias como la clave del éxito de Expertune PlantTriage en la planta de Puma. Señala que el análisis masivo de datos le permite ser una herramienta predictiva con correcciones en tiempo real. Fue el caso del ajuste del peso de los fardos de celulosa, que deben estandarizarse en su peso como producto final. “La falta de coordinación entre la humedad y los bucles de control de vapor, fue un desafío y los ajustes se tuvieron que hacer de forma manual.Con Expertune PlantTriage , la planta definitivamente resolvió el problema. Ahora cada fardo se produce de forma constante ”, dice.

Una válvula de globo personalizada refleja la asociación en la planta de Ortigueira  

La misma alineación que ocurrió para la adopción del Expertune PlantTriage también fue aplicada en la entrega de una válvula de globo Neles para la caldera de la unidad Ortigueira . El equipo reemplazó al dispositivo original que se había instalado, pero fue precedido por un estudio de ingeniería que simuló las condiciones de operación de la válvula con datos reales y personalización del equipo.

Por ser un equipo crucial para la operación, la nueva válvula también cuenta con un posicionador inteligente que realiza el diagnóstico remoto y anticipa fallas en la válvula. La personalización realizada por los expertos en válvulas incluyó las aleaciones para la construcción del cuerpo de ésta y la especificación más adecuada de los materiales internos.
“El desarrollo no se limitó solo a las especificaciones técnicas estándar; también consideró las variaciones de presión, caudal y la alta presión mecánica que sufre la pieza en el campo ”, explica Santos. La solución presentada por los expertos fue considerada como la que obtuvo mejores resultados técnicos y económicos, además de conseguir una alta calificación para la ingeniería, la que cumplió con las exigentes especificaciones. “Es un equipo que opera en condiciones severas, sujeto a altas presiones, en algunos casos hasta 100 bar, esto le dio estabilidad a la operación y no presenta degradación prematura debido a una correcta aplicación ”, agrega.

Los suministros puntuales y específicos en la primera fase de la planta Puma I en Ortigueira, involucraron igualmente la aplicación de Posicionadores Neles ND9000 para un total de 120 válvulas, y el suministro de válvulas de bola Neles de 12 pulgadas en la salida de los tanques de masa. Estas válvulas reemplazaron a los dispositivos tipo compuerta de cuchilla que antes se entregaban en el proyecto.

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Con la ampliación de la planta, el proyecto Puma II, la participación de Neles Corporation ha crecido considerablemente, así como la empresa se ha convertido en el principal proveedor de válvulas y posicionadores para la nueva papelera, con un total de 1800 válvulas, todas equipadas con posicionadores inteligentes de válvulas (también llamados controladores de válvulas), Neles ND9000 o monitores de válvulas on-off. El proyecto Puma II también contará con la aplicación de la plataforma PlantTriage para el monitoreo y ajuste de los bucles de control.

Sami Nousiainen , vicepresidente de servicios de válvulas en Neles, dice: “Estamos comprometidos a asociarnos con nuestros clientes para mejorar la confiabilidad. Estamos ayudando a nuestros clientes a lograr grandes mejoras, combinando nuestra experiencia con su conocimiento de la aplicación de una manera práctica. Esto se aplica a todo el ciclo de vida: desde el diseño del equipo hasta la instalación, operación, monitoreo, además de la planificación y mantenimiento del ciclo de vida ”.


El texto se actualizó en julio del 2020, debido al cambio de nombre de la empresa a Neles.

 

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