Purvang Upadhyay ABB Measurement & Analytics Abu Dhabi, UAE, purvang.upadhyay@ae.abb.com; Stephen Gibbons ABB Measurement & Analytics Frankfurt, Germany, stephen.gibbons@de.abb.com; Mark Bitto ABB Process Control Platform Wickliffe, OH, United States, mark.bitto@us.abb.com
Ante el hecho de que la mayoría de los recursosnaturales son finitos pero esenciales, el llamamiento a la sostenibilidad está calando y tanto los gobiernos como la sociedad están respondiendo. Además, las industrias son conscientes de que para prosperar deben invertir en un futuro sostenible que les permita crecer sin sacrificar la productividad y la eficiencia. ABB está comprometida con el desarrollo de soluciones innovadoras de automatización industrial (AI) que puedan ayudar a la industria en sus esfuerzos de sostenibilidad, consiguiendo con ello una mejor gestión medioambiental del planeta.
Con mucho en juego, los gobiernos y las agencias reguladoras están creando activamente iniciativas para promover la sostenibilidad. Recientemente, la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de Estados Unidos ha puesto en marcha iniciativas para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en un 40 % respecto del nivel base de 2008 [1]. En junio del 2019, el Reino Unido se convirtió en la primera gran economía del mundo en aprobar un acuerdo legalmente vinculante para limitar las emisiones de carbono a cero neto para 2050 [2]; en noviembre de 2019, Nueva Zelanda se convirtió en el último país en hacerlo [3].
Organizaciones internacionales como el Banco Mundial han lanzado programas basados en la sostenibilidad, como Shared Infrastructure for Solar Parks y Global Environment Facility (GEF). Gracias a los Objetivos de Desarrollo Sostenible de 2015 de la ONU, cada vez se responsabiliza más a los gobiernos estatales por su desempeño en una serie de desafíos relacionados con el control de la contaminación y la gestión de los recursos naturales. El uso de índices para medir la sostenibilidad como el Happy Planet Index (HPI), el Quality of Life Index (QLI) y el Environmental Performance Index (EPI) ayudan a hacerlo posible. No obstante, el camino hacia la sostenibilidad está plagado de retos complejos y las industrias sectoriales de procesos, energía y transporte se enfrentan a un dilema: deben reducir las emisiones de CO2 y otros gases de efecto invernadero; garantizar la disponibilidad y pureza del agua; mantener la seguridad de los trabajadores, las instalaciones y lasáreas afectadas por las operaciones; promover una mayor eficiencia energética y cumplir las normativas en un entorno normativo en constante expansión, y aun así mantener la rentabilidad.
Promovemos los esfuerzos de sostenibilidad con innovación
ABB es consciente de que para abordar los retosantes mencionados, la industria debe poner de su parte algo más que sostenibilidad. Por lo tanto, cuando desarrollamos nuevos productos, no solo nos centramos en ofrecer capacidades superiores de análisis y diagnóstico. Nuestros productos incorporan inteligencia, conectividad y disponibilidad para garantizar que pueden interactuar con sistemas de control que son críticos para las operaciones industriales. Los productos resultantes permiten un uso más eficiente de la energía y el agua, reducen las emisiones y los residuos al tiempo que ayudan a las industrias a cumplir sus objetivos de sostenibilidad. Al incorporar los avances en inteligencia artificial, y especialmente el aprendizaje automático, mediante procesos de inteligencia artificial, las industrias no solo pueden optimizar su plantilla intelectual, sino que también pueden lograr sus objetivos de energía, emisiones, agua y seguridad sin sacrificar productividad ni eficiencia →01.
En la actualidad, el análisis y la recogida de datos de sensores, dispositivos e instrumentos integrados y conectados se combinan con sistemas de control ampliados, como por ejemplo, sistemas de control distribuido (DCS) y controles lógicos programables (PLC), para mejorar la regulación de los procesos industriales e incluso fomentar la toma de decisiones a distancia, todo ello con menos intervención humana. Estos procesos reducen la generación de residuos, optimizan el uso de energía y agua y reducen las emisiones peligrosas y los contaminantes al ampliar el ciclo de vida de las máquinas industriales y boptimizar su uso gracias a la supervisión predictiva de los procesos y la optimización del mantenimiento del producto [4]. La seguridad de los empleados también puede mejorarse enormemente con una gestión inteligente de las alarmas y reduciendo el tiempo que las personas pasan en entornos peligrosos. Estos dispositivos de análisis y medición están diseñados para incorporar avances tecnológicos para el diagnóstico remoto y el mantenimiento predictivo y, al mismo tiempo, tienen un impacto positivo en los costes.
Reducción de emisiones peligrosas mediante supervisión y detección
Con un 24 % del total de emisiones directas de CO2 procedentes de la industria en 2013 y una previsión de llegar al 45 % en 2050 [5], los gobiernos introdujeron directivas de cumplimiento para reducir las emisiones industriales de CO2, como la Directivasobre grandes instalaciones de combustión (LCPD)(Directiva 2001/80/CE) y la Directiva relativa a laincineración de residuos (WID) (Directiva 2000/76/CE). ABB Measurement and Analytics ha desarrollado soluciones de supervisión como el ACF5000 Continuous Emissions Monitoring System (CEMS)[6], que mide hasta 15 componentes, incluidos contaminantes relevantes, simultáneamente, para ayudar a los propietarios de las plantas a cumplir los requisitos de emisiones de carbono. Sin embargo, la reducción de las emisiones de CO2 no resuelve todos los problemas de emisión de la industria, también entran en juego otros gases de efecto invernadero y contaminantes producidos por industrias que dependen del carbón, el gas, el petróleo o la biomasa como combustible y el ACF5000 cumple su función.
La serie de productos analizadores de gas de ABB se adapta a las necesidades de cumplimiento y sostenibilidad de clientes en un sinfín de sectores, como la generación de energía, la producción de pasta y papel, metales y cemento. Con más de 50 años de experiencia en tecnología de infrarrojos no dispersivos, el producto insignia de ABB, URAS [7], mide hasta cuatro compuestos simultáneamente, por ejemplo, CO, NO, SO2 y CO2. Otro producto de éxito, LIMAS, utiliza tecnología de medición UV para medir tanto NO como NO2, simultáneamente, y SO2 incluso si la muestra incluye agua o CO2 →02 [7]. Además, pueden hacerse estimaciones de emisiones fiables y precisas en tiempo real gracias a la solución de software Predictive Emission Monitoring Systems (PEMS), y a la plataforma Inferential Modeling Platform (IMP), diseñada para la creación de modelos y el despliegue online en conexión con el sistema de control industrial mediante un protocolo. El resultado es un mejor control de los procesos desupervisión de las emisiones.
La detección fiable y oportuna de fugas también puede ayudar a las industrias a reducir las emisione sde gases de efecto invernadero. ABB Ability™ Mobile Gas Leak Detection System, con una aplicación de software de detección móvil digital, utiliza la técnica láser patentada de ABB y es el único sistema disponible para medir tanto metano como etano [8]. Por lo tanto, permite diferenciar y mapear el gas de las tuberías y el metano natural. Con una sensibilidad mil veces mayor que la de los dispositivos anteriores, las fugas se localizan rápidamente. Su mayor autonomía permite su uso en cualquier momento, en cualquier lugar y por cualquier persona autorizada. La elaboración de informes autónomos detallados sin necesidad de revisión humana, edición o filtrado permite a los clientes localizar y priorizar una fuga, lo que reduce las emisiones peligrosas y mejora la seguridad al tiempo que se incrementan la productividad y la eficiencia.
Obtención de agua limpia
Dado que la demanda mundial de agua aumenta a un ritmo tres veces mayor que el crecimiento de la población, se está produciendo una enorme tensión en el suministro mundial de agua potable. Los procesos industriales representan el 22 % de la recuperación mundial de agua potable, y está previsto que esta proporción aumente [9]. Por otra parte, la transformación industrial normalmente degrada el agua a pesar de que suele estar disponible para su reutilización, si se trata correctamente. Sin embargo, la capacidad de tratamiento de los residuos languidece a medida que las instalaciones y los sistemas envejecen, lo que planteaun reto importante.
Mejorar la calidad y reducir las grandes cantidadesde agua implicadas en los procesos de fabricaciónes crucial y ABB reconoce que hacer que los productos y procesos sean más sostenibles, con menosagua (y energía) y agua más pura, no solo es bueno para el medio ambiente, sino también para el negocio. Incluso una ligera reducción del uso puede tener un impacto financiero positivo en los resultados de una empresa y favorecer conexiones con usuarios finales y partes interesadas.
Los productos de ABB, tales como las soluciones de automatización Symphony Plus™, los productos de análisis de agua y los caudalímetros, ofrecen anuestros clientes más flexibilidad, fiabilidad y eficiencia, y permiten reducir los costes de explotación industriales, al tiempo que mejoran la calidad del agua y reducen la cantidad de agua utilizada.
Symphony™ Plus, la nueva generación de la familia Symphony de DCS, desarrollada para los sectores energético y del agua, es un sistema de automatización digital completo ideal para la gestión del ciclo del agua que puede utilizarse para aumentar el rendimiento de las plantas de desalación y tratamiento y las redes de distribución y transferencia de agua [10]. Con más de 6800 Symphony DCS instalados en todo el mundo y más de 4800 en aplicaciones de agua y energía, esta plataforma de automatización es una solución probada y comprobada.
Al incorporar componentes esenciales de un sistemade bucle cerrado para detectar, analizar y actuar,la arquitectura de esta solución está diseñadaespecíficamente para aplicaciones de agua (mayornúmero de unidades modulares más pequeñas), loque permite a los operadores de planta y red lograrun crecimiento sostenible y rentable.
La disponibilidad de agua de calidad y su medicióncontinua y precisa es clave para muchos procesosindustriales. Las soluciones de análisis del aguade ABB proporcionan datos en tiempo real sobrelas condiciones del proceso que pueden utilizarsepara mejorar la eficiencia, ajustar el rendimiento y salvaguardar la calidad [11]. Dado que el agua debuena calidad no solo es necesaria para beber, sinoque también es necesaria para generar energía,ABB ha desarrollado una solución de análisis de lacalidad del agua que utiliza un único parámetro pararealizar el análisis de agua/vapor, garantizando así lapureza del agua para generar energía de una maneraeficiente. Los analizadores continuos de agua deABB también ayudan a mantener la calidad del aguapotable conforme a la normativa para satisfacer lacreciente demanda.
Con más de 70 años de experiencia en el desarrollode sensores de pH, ABB ofrece sensores digitalesavanzados de pH/potencial de reducción de la oxidación para diagnósticos inteligentes que garantizan lacalidad del agua [12].
La pérdida de agua por fugas constituye otro problema y AquaMaster [13] de ABB es un caudalímetrointeligente alimentado por energía solar/bateríaque ayuda a reducir las fugas de agua, al tiempoque reduce los costes de mantenimiento y mejorael rendimiento →03. Este caudalímetro electromagnético controla la cantidad de agua de entrada entiempo real, lo que permite la detección temprana deresiduos. AquaMaster 4 es el primer caudalímetro delmundo que se autoverifica; la tecnología de huellasdigitales permite una autocomprobación de laintegridad cada 30 minutos.
Seguridad: equilibrio entre rentabilidad y el planeta
Como consecuencia de incidentes de seguridad industrial importantes, existe una mayor sensibilización en materia de seguridad así como una mayor aceptación, implementación y aplicación de normas de seguridad a escala mundial; sin embargo, las industrias muy reguladas siguen necesitando crecimiento económico. Las innovadoras estrategias empresariales que integran la seguridad, la salud y el bienestar de los trabajadores brindan a las empresas la oportunidad de lograr los objetivos de seguridad y crecimiento a la vez. Un nivel por encima del control normal de procesos, la automatización de la seguridad puede ayudar a la industria a proteger a las personas, el medio ambiente y su inversión financiera en caso de que el control operativo normal no logre mantener parámetros operativos seguros.
Presentada en 2005, la solución ABB Ability™ System 800xA Electrical Control ofrece a las industrias una arquitectura flexible e integrada para diversas aplicaciones de seguridad →01. En combinación con los servicios de ciclo de vida de ABB, los clientes pueden conseguir la solución de seguridad certificada que necesitan. La inversión se reduce al eliminar la necesidad de duplicar redes, interfaces operativas y licencias, la formación de configuración y el mantenimiento de dos sistemas independientes. Gracias al control de procesos integrado y la automatización de la seguridad, se eliminan los problemas que plantea el uso de dos sistemas independientes; todo, desde las interacciones gráficas hasta la gestión de alarmas y el mantenimiento del sistema, funciona de manera fluida y fiable.
Encontrar el equilibrio entre seguridad y rentabilidades siempre difícil y el sensor de temperatura no invasivo de ABB permite que las instalaciones remodeladas logren ambos objetivos →04. Este dispositivo, lanzado en 2018, utiliza una arquitectura de doble sensor y algoritmo para medir rápidamente en la superficie del medio, proporcionando así datos en tiempo real sin necesidad de un sumidero térmico [14]. Esta solución reduce el riesgo para las personas, el medio ambiente, el medio y otros componentes, lo que simplifica el cumplimiento en materia de seguridad y medioambiental. No solo el coste de instalación es menor, también se reducen los costes operativos del sistema porque no es necesario hacer una parada para el mantenimiento. En consecuencia, puede lograrse una reducción del CAPEX de hasta el 75 %.
Aumento de la eficiencia energética con sistemasde control integrados
Para reducir la demanda energética mundial y mitigar el impacto perjudicial de las emisiones excesivas de CO2, la eficiencia energética ocupa un lugar prioritario en la agenda política y económica de todo el mundo [15]. Con la solución ABB Ability™ System 800xA Electrical Control ha desarrollado una solución integrada que permite a los operadores de la planta ver y entender el consumo de energía para que puedan explorar nuevas oportunidades de ahorro energético y mejorar los programas de reducción existentes [16]. Esta solución supervisa y controla las subestaciones, necesarias para proporcionar energía a muchas instalaciones de la industria de procesos, y garantiza la plena disponibilidad con aplicaciones en tiempo real →05. Los usuarios pueden controlar un proceso, gestionar un equipo de campo y proporcionar una eficiencia operativa sobresaliente con un único sistema.
La compatibilidad con los principales protocolos de comunicación fomenta la interoperabilidad entre dispositivos. Pueden obtenerse ahorros significativos gracias a la reducción del cableado físico en el disyuntor al conectarlo con dispositivos inteligentes→06. Las estrategias de gestión de activos pueden ampliarse a los equipos eléctricos, reducir el tiempo de inactividad de la planta y mejorar la producción. En general, esta solución de control eléctrico ayuda a las industrias que consumen mucha energía a utilizarla energía de forma rentable.
Los productos de ABB ayudan a la industria a alcanzar sus objetivos de sostenibilidad en todas sus facetas, al tiempo que mejoran la eficiencia y la productividad, fomentando así la rentabilidad a través de medidas responsables.
Referencias
[1] The United States Environmental Protection Agency, “Executive Order 13693, Planning for Federal Sustainability in the Next decade”, Available: https://www.epa.gov/greeningepa/executive-order-13693- planning-federal-sustainability-next-decade. [Accessed June 20, 2020].
[2] Government of the United Kingdom, ”The UK becomes the first major economy to pass net zero emissions law”, UK.Gov, June 27, 2019, Available: https://www.gov.uk/government/news/uk-becomes-first-major- economy-to-pass-net-zero-emissions-law. [Accessed June 20, 2020].
[3] P. Menon, “New Zealand passes law aiming for net zero emissions by 2050”, Reuters News, Nov. 7, 2019, Available: https://www.reuters.com/article/us-newzealand-climate- idUSKBN1XH0RQ. [Accessed June 20, 2020].
[4] O. Shani, “The Fourth Industrial Revolution Moves from Automated to Autonomous”, Forbes, June 4, 2018, Available: https://www.forbes.com/sites/forbestechcouncil/2018/06/04/the-fourth-industrial-revolution-moves-from-automated-to- autonomous/. [Accessed June 22, 2020].
[5] N. Chestney, “Unprecedented world carbon emissions cuts needed by 2050: PwC”, Reuters News, Nov. 5, 2012, Available: https://www.reuters.com/article/us-carbon-pwc- idUSBRE8A400420121105. [Accessed June 20, 2020].
[6] ABB, “Hot Wet extraction system ACF5000”, [Online] Available:https://new.abb.com/products/measurement- products/analytical/continuous-gas-analyzers/cga-system- solution/acf5000. [Accessed June 22, 2020].
[7] ABB, “Advance Optima and Easy-line Solutions”, [Online] Available: https://new.abb.com/products/measurement- products/analytical/continuous-gas-analyzers/advance-optima- and-easyline-series. [Accessed June 22, 2020].
[8] ABB, ABB AbilityTM Mobile Gas Leak Detection System, Available: https://new.abb.com/products/measurement- products/analytical/laser-gas-analyzers/abb-ability-mobile- gas-leak-detection-system. [Accessed June 22].
[9] United nations World Water development, “United Nations World Water Development Report”, 2018, Available: https://www.unwater.org/publications/world-water-development- report-2018/. [Accessed June 20, 2020].
[10] ABB, “Introducing ABB SymphonyTM Plus”, Available:https://new.abb.com/power-generation/systems/power- plant-automation/abb-ability-symphony-plus/what-is-abb- ability-symphony-plus. [Accessed June 23, 2020].
[11] ABB, “Continuous Water Analysis”, Available: https://new.abb.com/products/measurement- products/analytical/continuous-water-analysis.[12] ABB, “pH/ORP Sensors”, Available: https://new.abb.com/products/measurement-products/analytical/continuous-water-analysis/ph-orp- measurement/ph-orp-sensors. [Accessed June 22].
[13] ABB, “AquaMaster FEW400 Electromagnetic Flowmeters”, Available: https://new.abb.com/products/measurement- products/flow/electromagnetic-flowmeters/water-waste- water/aquamaster-few400-electromagnetic-flowmeter. [Accessed June 22].
[14] J, Gebhardt et al., “ABB’s noninvasive temperature measurement creates digitization use cases”, ABB Review, 1/2019, pp. 46 – 53, Available: https://new.abb.com/news/detail/16858/abbs-noninvasive- temperature-measurement-creates-digitization-use-cases. [Accessed June 22 2020].
[15] International Energy Agency, “Shaping a secure and sustainable energy future for all”, IEA, 2013, Available: https://www.iea.org/. [Accessed June 20, 2020].
[16] ABB News, “ABB AbilityTM control Systems 800xA Electrical Control Systems”, Available: https://new.abb.com/control-systems/system-800xa/electrical- control-system [Accessed June 22, 2020
