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SYSTEM302-7: PROFIBUS exitoso en la producción de biocombustibles y bioenergía




Brasil logró un avance notable en la tecnología de producción de biocombustibles provenientes de la caña de azúcar, principalmente el etanol. Grandes inversiones de capital nacional e internacional han propiciado un gran impulso a los diversos sectores de la producción industrial. En los años venideros el mercado brasileño de etanol deberá mover millares de millones de dólares.

In industrial automation, particularly, the combination of the Profibus DP and PA has set the path for automated digital networks. This is due specially to the fact that these undertakings need low implementation costs, information safety, easy operation and maintenance, and the complete integration between field instrumentation and the so-called smart CCMs. Today, most new sugar and ethanol plants are designed  with the Profibus technology. The largest facilities in the segment are being automated with SMAR SYSTEM302-7, an automation and control system based on truly open networks and technology: http://www.smar.com/PDFs/Catalogues/SYSTEM32CP.pdf

Principalmente en el sector de automatización, las redes digitales han sido consolidadas como el camino favorito, especialmente el Profibus, con sus variantes DP y PA. Esto se debe mucho a la necesidad tecnológica que las empresas requieren, tales como bajo costo de implementación, seguridad de las informaciones, facilidad de funcionamiento y mantenimiento y la completa integración entre los instrumentos de campo y los llamados CCM inteligentes. Hoy en día la mayoría de las nuevas fábricas de azúcar y etanol se proyectan con tecnología Profibus. Las mayores industrias del sector vienen adoptando el SYSTEM302-7 de SMAR, un sistema de automatización y control basado en redes y tecnología realmente abiertas: http://www.smar.com/PDFs/Catalogues/SYSTEM32CP.pdf

 


Central Eléctrica Jataí – Sala de Control


 

Aplicación del SYSTEM302-7 en el sector
 

La Tropical Bioenergia SA, en Brasil, tiene alrededor de 1000 nodos de Profibus repartidos entre los 15 controladores SMAR de la línea DFI302 DF73 con SYSTEM302-7. Las instalaciones tienen un sistema digital híbrido de control y arquitectura descentralizada que abre la posibilidad de que esta unidad de producción duplique su tamaño en la segunda etapa de implementación del proyecto. SMAR se ha hecho cargo de toda la automatización de estas obras.

La central eléctrica CNAA Ituiutaba e Itumbiara  fue totalmente automatizada por SMAR, cuyo proyecto incluyó el suministro del SYSTEM302-7, compuesto por  toda la instrumentación de campo con tecnología Profibus, los controladores del proceso, los paneles de control y toda la infraestructura del Centro de Operaciones Integradas (COI), con el modelo exitoso del COI de la fábrica de Santa Elisa, ampliamente promocionado por la prensa especializada en automatización y control.

El suministro incluyó 3200 instrumentos de campo Profibus PA de SMAR y cuatro sistemas de supervisión y control proyectados con tecnología digital de control, con arquitectura abierta y distribuida que incluye 21 CPUs DF73 DPV1 por unidad. Además, la tecnología AS-i fue elegida para controlar la puesta en marcha de las válvulas de encendido -apagado y de los sensores. SMAR ha sido responsable de toda la automatización de las  unidades, que entraron en operación en 2009.
 

Estos son megaproyectos de bioenergía con un tamaño mayor a  5000 nodos y más de 35.000 puntos de supervisión.


A estos importantes suministros de tecnología, productos, servicios y sistema de automatización de SMAR al sector, se añade la unidad del Grupo Cosan en Jataí, Estado de Goiás, una de las mayores estaciones de energía y uno de los mayores parques industriales del mundo con tecnología Profibus. La estación tiene dos turbinas para generación de energía eléctrica de 35mw y 30 MW, capacidad de molido de 21 mil toneladas de caña de azúcar al día y producción de 2.249 metros cúbicos de etanol diarios.

Según Fernando Liboni, Gerente de Proyecto de la División Internacional de SMAR, la empresa participará de todas las etapas del proceso. “Los equipos de campo de SMAR – más de 800 instrumentos de campo – ya se instalaron por varias secciones de la fábrica, tales como Servicios generales, Preparación, Tratamiento, Fermentación, Destilería, Esteras Transportadoras, Turbo Generador, Captación, ETA, Calderas y Difusor”. La fábrica tiene nueve paneles de control con protocolo Profibus, y también posicionadores de válvulas y transmisores de presión y temperatura.

El ingeniero Armando Viotti, Director de Operaciones de Cosan, presentó un análisis de desempeño de  inicio del molido en el 10º SBA, el 28 y 29 de octubre en Ribeirão Preto, SP, en el Seminario Brasileño Agroindustrial organizado por la Sociedad de los Técnicos Azucareros y Alcoholeros de Brasil, destacando  resultados positivos, Viotti subrayó, entre  otros aspectos fundamentales para los resultados obtenidos hasta ahora, las ventajas del sistema de control SYSTEM302-7, implementados por SMAR en el proyecto.

Son 14 estaciones de operación redundantes configuradas por SMAR y organizadas en una sala de control de COI – Centro de Operaciones Integradas. Se trata de otra aplicación exitosa del SYSTEM302-7, el sistema de automatización y control de SMAR. Vea algunas de las ventajas de SYSTEM302-7 en  miles de aplicaciones alrededor del mundo:

 

  • Flexibilidad para modificar las configuraciones para atender nuevas demandas;
  • Distribución de funciones críticas, tales como el control de campo;
  • Más informaciones, además de las de proceso, para el gerenciamiento de la instrumentación,  del proceso y su integración de negocios;
  • Arquitectura más simple, con costos iniciales, operacionales y de mantenimiento más bajos;
  • Interoperabilidad entre los varios fabricantes, con mayores posibilidades de elección y la reducción de costos en partes repuestos;
  • Totalmente digital y conectividad con los protocolosHART, Foundation Fieldbus, Profibus-DP, Profibus-PA, DeviceNet, As-i, Modbus, etc;
  • Posibilidad de expansión, bajo costo y arquitectura escalable;
  • Redundancia en los vários niveles, más disponibilidad y seguridad;
  • Más facilidad de aprendizaje;
  • Operación amigable, ingeniería simplificada y ambiente multiusuario;
  • Operación remota.
  • Integración de las funciones de operación, mantenimiento e ingeniería en todos los procesos, desde la Sala de Control Central, basada en protocolos estándares;
  • Visión completa de todo el proceso a través de interfaces gráficas intuitivas;
  • Supervisión de Activos basada en la red, EDDL, FDT/DTM y MES.

 

 

Cosan Jataí es considerada una de las fábricas más completas del mundo añade Liboni. “Actualmente existen grandes industrias con control automático, pero esta unidad se destaca por su alto nivel de profesionalismo, en  el uso de metodologías de gerenciamiento  de proyectos, en la toma de decisiones, realizada por un grupo de ingeniería responsable por el proyecto,” concluye.

En estos proyectos, toda la integración de  software se hace a través del Studio302, un componente del SYSTEM302-7 que permite gerenciar el software necesario proprocionando una interfaz sencilla con el usuario. El SYSTEM302-7 es un sistema de automatización abierto, que permite dianosticos, más tolerancia a fallas, bloques de función, FFBs (Bloques Flexibles), conectividad OPC y con varios protocolos, además de otras caracteristicas que  lo hacen un sistema completo de control y no solo un bus de comunicación con integraciones propietarias. Su elección en las principales fábricas del sector se debe a sus funciones de control del proceso que agregan informaciones beneficas a la toma de decisiones, garantizando la excelencia en la operación.

El sistema de automatización utiliza tecnologías abiertas que se integran perfectamente al hardware, al mismo tiempo que da la libertad para conectarse con software y hardware de otros fabricantes. Los usarios pueden elegir los componentes y  contruir su propio sistema.

La flexibilidad y la capacidad de expansión de la arquitectura del sistema permiten reconfiguraciones y expansionesr para cumplir con las nuevas condiciones de proceso sin grandes inversiones.  Tecnologías modernas permiten respuestas rápidas a los cambios del mercado.

En términos de excelencia operacional, el sector de azúcar y etanol no es distinto de cualquier otro y sufre constante presión para alcanzar  la excelencia operacional y garantizar su competitividad.

Excelencia operacional significa desarrollar y dinamizar los procesos a través de análisis de datos en tiempo real para facilitar la toma de decisiones con inteligencia, estrategia y en todos los niveles de la organización.

 

 

¿Pero que niveles de resultados se deben esperar? A saber, principalmente:

 

  • Optimización de la Producción. Al conocer la capacidad real de producción, se puede trabajar con más precisión y satisfacer mejor sus pedidos de compra.
  • Mejoría en el Desempeño. Al usar la tecnología digital y la automatización se pueden optimizar los procesos y administrar de manera más eficiente el funcionamiento de la fábrica.
  • Facilidad de estándarización y disponibilidad. Al estandarizar los patrones de desempeño, calidad y producción a través de toda la fábrica, se mantiene la integridad de la marca y se garantiza la disponibilidad de los productos.
  • Reducción de costos. Al identificar y solucionar las deficiencias de los procesos y de la producción, se mejora  el desempeño general de la empresa, la relación costo-beneficio y los resultados financieros finales. 

 

 

Otro punto relevante es la actualización tecnológica de unidades existentes realizada recentemente, como en el ingenio Zanin, en Araraquara, Estado de São Paulo, en Brasil, que substituyó turbinas a vapor por motores eléctricos con protocolo Profibus DP, o la Unidad Vale do Paraíba, en Minas Gerais, que ha efectuado  laactualización técnica del sistema de extracción de jugo de caña por difusión y de la destilería con la misma tecnología.

Juntas, estas unidades van a procesar anualmente 15 millones de toneladas de caña de azúcar en un periodo de ocho meses, a un costo de producción competitivo, pués utilizan poca mano de obra y proveen productos de excelente calidad al mercado de exportación.

Otro caso de referencia mundial sobre el empleo de PROFIBUS con el SYSTEM302-7 de SMAR es la automatización de la Alvorada do Bebedouro Açudar y Alcohol:http://us.profibus.com/docs/App_Report_Sugar_and_Alcohol.pdf

Esta unidad ubicada en el municipio de Guaranésia, Minas Gerais, empezó la producción del azúcar VHP (Muy Alta Polarización), materia prima de la industria de alimentos. Con miras a alcanzar la producción de 106.250 toneladas de producto destinado a la exportación en 2009, recibió la inversión de 60 millones de reales para ampliación de las secciones existentes de Molido, Generación de Vapor, Tratamiento de Jugo y Evaporación  y la instalación de la Fábrica de Azúcar.

 


Vista da planta em Jataí

 

 

SMAR, a través de su departamento de Ingeniería de Aplicaciones, en conjunto con el cuerpo técnico del cliente eligieron la tecnología de red industrial Profibus para este proyecto. Los principales factores favorables fueron el alto índice de aceptación y confiabilidad de este protocolo en el mercado, el estándar de comunicación abierta e interoperable entre varios proveedores, la facilidad de instalacilón y simplicidad de configuración y asi como también la arquitectura sencilla. El sistema de automatización elegido fue el SYSTEM302-7 de SMAR qué con su flexibilidad de conectividad permite la integración con sistemas especializados de administración, calidad y mantenimiento, tales como el MES (Manufacture Execution System) y el ERP (Enterprise Resource Planning).

De esta manera los sectores administrativos, de planeación  de producción y de gerenciamiento industrial pueden acceder a las informaciones requeridas facilitando el seguimiento, control y mejoría del proceso productivo, asi como el apoyo a la cadena logística, a través de tomas de decisiones más precisas y bien coordinadas, que resultan en acciones mas eficientes y  mayor disponibilidad de fábrica. 

La arquitectura proyectada incluyó la implementación de redes Profibus DP para los CCMs (Centro de Control de Motores), Profibus PA para los equipos de control contínuo de campo y AS-i para los equipos de campo de accionamiento discreto, distribuidos entre los controladores Maestros  Profibus DP. La comunicación horizontal entre los controladores se hace utilizando la red de 100 Mbits de Ethernet por medio del protocolo de control y supervisión HSE (High Speed Ethernet). Los circuitos de control, arranque de motores e interlock se configuran en los controladores maestros  DF73 Profibus DP. Todos los controladores se conectan en red de anillo con medio físico de fibra óptica permitiendo el intercambio de datos de control entre ellos y de supervisión entre los controladores y las estaciones de operacilón, ingeniería y mantenimiento.

Para el arranque de motores se especificaron CCMs inteligentes con relés, inversores y soft starters (arranques suaves) con protocolo de comunicación Profibus DP. En total la red Profibus DP tiene 162 equipos comunicandose a la velocidad de 1,5 Mbits/s, con alcance de red alrededor de 200 m de longitud máxima. Todos los sensores de fin de carrera y arranque on/off de válvulas tienen el protocolo de comunicación AS-i y se integran en la red Profibus DP a través de puertos para conversión Profibus DP en AS-i.

Todos los equipos de campo, tales como posicionadores serie FY303 para actuadores neumáticos de válvulas, transmisores de presión manométrica y diferencial serie LD303, transmisores de temperatura serie TT303, conversores 4-20 mA/Profibus PA serie IF303 utilizados para integrar  equipos con señal de salida 4-20 mA en la red Profibus PA, y también los controladores maestros DF73 Profibus DP son de la línea de productos SMAR para el protocolo Profibus DP y PA.

Las cajas de conexiones JM400 de SMAR se utilizaron em la red Profibus PA, conectando fisicamente los equipos de campo tales como nodos de red, permitiendo una conexión fácil  y segura necesaria para el  acondicionamiento de una red industrial. La  JM400 puede utilizarse en áreas clasificadas debido a que está  certificada  a prueba de explosión.

El mercado– La principal característica de las fuentes energéticas brasileñas está  en el gran porcentaje de energías renovables, un cuarto de cuya energía primaria proviene  de biomasas explotadas comercialmente, una situación única en el mundo. En el centro de las fuentes y los usos de energía de Brasil coexisten distintas cadenas bioenergéticas, tales como el etanol de caña de azúcar. Es notorio el destacado papel que Brasilpuede representar en el  contexto mundial de energía, cambiando fuertemente su perfil con la adopción de los biocombustibles y abastecendo importantes mercados importadores del exterior. Este tema  ha llamado la atención de  todo el mundo, sobre todo en el contexto de los incrementos en los costos de las energías fósiles  convencionales.

En sus 35 años de actividad, SMAR ha contribuido sustancialmente para incentivar el uso de la automatización industrial en el mundo y apoyando  el  gerenciamiento de procesos industriales, auxiliando a nuestros clientes a reducir el impacto sobre el medio ambiente, con una tecnología 100% desarrollada por profesionales  brasileños,  y generando soluciones ambientalmente sustentables.

El etanol brasileño, el más competitivo del mundo, reduce en 85% las emisiones de gas carbónico, uno de los responsables por el calientamiento global. En este contexto, SMAR se ubica como la primera empresa a proporcionar soluciones de automatización y control a fábricas de azúcar y etanol con su tecnología, sus productos y servicios. En Brasil y en el mundo, SMAR está presente en más de 90% del sector. Conozca la presencia de SMAR en los diversos sectores industriales en: http://www.smar.com/brasil2/industrias/index.asp

Vea más detalles sobre las aplicaciones de SMAR en este video sobre azúcar y etanol y una lista completa de referencia en: http://www.smar.com/Brasil2/wsugar/index.asp

 

Conozca todo el portafolio SMAR en:www.smar.com.br

 

SYTEM302: Innovación, Resultados y Excelencia

 

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