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Minimizar los costos a través de la optimización de procesos

procesos de limpieza de control de precisión

El control de los procesos industriales puede ser una operación compleja que involucra múltiples válvulas, sensores y controladores, lo que significa que hay muchas consideraciones al buscar oportunidades para la optimización de procesos. El uso de las mejores prácticas y la garantía de que los protocolos de control se actualizan cuando se implementan cambios en el proceso, sin embargo, garantiza que el proceso siga siendo eficiente y efectivo.

Greg Wainhouse, Gerente del segmento de agua del Reino Unido en Bürkert, analiza algunos ejemplos de diferentes industrias, donde la optimización de procesos puede ofrecer mejoras significativas y reducir costos.

Los ingenieros de control de procesos apuntan constantemente a la perfección, mientras que a la vez abordan los desafíos que se interponen en su camino. Desde entradas variables a condiciones cambiantes e infraestructura compleja, siempre hay otro obstáculo que superar, pero al aprovechar la experiencia dentro de la industria, es posible realizar mejoras prácticas significativas.

Procesamiento de aguas residuales

Uno de los principales desafíos en el sector de tratamiento de agua involucra el proceso de deshidratación de lodos, que en muchos casos involucra centrifugadoras de alta velocidad que separan las fracciones sólidas y líquidas. Para ayudar en este proceso, se agrega un polímero al lodo para ayudar a unir las partículas sólidas. El objetivo es producir un producto final que tenga la consistencia adecuada que haga que el transporte sea eficiente, sin mover el exceso de agua a los campos, donde se propaga como potenciador del suelo agrícola.

El proceso tiene una serie de variables, que incluyen el porcentaje de sólidos del lodo sin tratar, la velocidad de flujo del lodo, la cantidad de polímero que se agrega y la velocidad de la centrifugadora. De estos, el contenido sólido de los lodos es crucial para determinar los ajustes para el resto del proceso.

Hay varias maneras en que esto puede determinarse, incluyendo un proceso donde se coloca una muestra de lodo en una placa de Petri, y el agua se evapora para obtener la masa de los sólidos. Este no es un proceso muy eficiente y puede tomar 45 minutos para completar. Una vez que los resultados están disponibles, se pueden ajustar las configuraciones de la centrífuga y el polímero y debería ser evidente una mejora en la consistencia de los lodos deshidratados.

Sin embargo, los cambios en el contenido de sólidos pueden ocurrir con frecuencia, lo que hace que este proceso sea bastante inefectivo y requiera mucho trabajo. Además, es un proceso reactivo, que se usa más a menudo cuando la consistencia del lodo seco no cumple con las expectativas. Durante el tiempo que se tarda en observar el cambio, completar la prueba y modificar los ajustes, la centrífuga ha seguido descargando un producto final de calidad inferior.

Tratamiento de sólidos en suspensión.

En primer lugar, evaluar el porcentaje de sólidos utilizando un sensor de turbidez ubicado en la admisión a la centrífuga aumentará significativamente el tiempo de respuesta a cualquier cambio. Estos sensores miran la luz refractada para proporcionar una aproximación de la carga de sólidos de los lodos entrantes, pero pueden sufrir problemas de ensuciamiento y el proceso de calibración puede ser interpretado de manera diferente por varios operadores.

Al monitorear constantemente la entrada del proceso, se pueden hacer ajustes rápidamente y se minimiza la cantidad de lodo procesado que cae por debajo del estándar requerido. Se pueden realizar mejoras adicionales agregando un medidor de flujo, o mejor aún, un dispositivo que proporcione una medición de flujo másico.

Al crear un sistema proactivo que realiza ajustes basados ​​en los datos de la entrada, a diferencia de un sistema reactivo que observa los resultados antes de implementar un cambio, los ingenieros de procesos seguirán las mejores prácticas. Además, esta configuración reduce la cantidad de intervención del operador y ofrece una salida más estable.

Perfección de cerveza

Una parte importante del proceso de elaboración de la cerveza es agregar oxígeno al mosto para permitir que la levadura prospere y cree el alcohol y el dióxido de carbono. Después de que el mosto hervido se haya enfriado a la temperatura de fermentación, se utiliza oxígeno para iniciar el proceso de fermentación.

Si se agrega aire, que contiene 20% de oxígeno, el proceso solo puede alcanzar una concentración de O2 de ocho partes por millón (ppm). Para niveles más altos, alrededor de 10 ppm, que suelen utilizar las cervecerías comerciales para obtener cervezas de mayor concentración, se requiere oxígeno puro.

Sin embargo, la capacidad del mosto para absorber oxígeno se ve afectada por su gravedad específica, que se mide en la escala de gravedad de Platón. Esto mide la concentración de sólidos disueltos en el mosto. Además, cada cepa de levadura tiene un nivel de oxígeno óptimo y si esto no se logra con precisión, no se logrará la tasa de fermentación óptima.

Precisión de flujo de masa para gases.

Algunos de los contribuyentes de sabor más importantes a la cerveza son productos de fermentación como ésteres, alcoholes superiores y compuestos de azufre. Las concentraciones de estos compuestos de sabor se alterarán si las características de crecimiento de la levadura son menos que perfectas.

Por lo tanto, lograr el nivel óptimo de O2 en el mosto para cada cerveza es muy importante en términos de calidad del producto, por lo que es esencial un proceso eficaz para controlar los niveles de oxígeno. El uso de un sensor de flujo másico para establecer la concentración de sólidos disueltos y el volumen total, junto con un controlador de flujo másico para entregar el gas, es un punto de partida eficiente.

Para mejorar aún más la precisión del sistema, la señal de una sonda de oxígeno disuelto (OD) en el recipiente del fermentador puede proporcionar información para ajustar el punto de ajuste y obtener el nivel exacto de oxígeno disuelto requerido. Esto ofrece la oportunidad de mantener niveles precisos de oxígeno disuelto que tienen un gran impacto en la calidad del producto final.

análisis automatizado

pH en agua

El dióxido de carbono (CO) se utiliza para reducir el pH del agua por varias razones. Principalmente, es un gas que es fácil de manejar, no es corrosivo y su característica más atractiva es que no bajará el pH del agua por debajo de 7.0. Además, el único mantenimiento requerido para el sistema de dosificación es reponer los cilindros de gas periódicamente.

La estructura de control para este sistema de dosificación debe hacer frente al flujo variable, así como a la disminución de la presión del gas a medida que disminuye el volumen de los cilindros. Es muy importante utilizar un controlador de flujo másico que esté calibrado para el gas y que proporcione mediciones precisas independientes de la temperatura y la presión.

Muchos usarán un sensor de pH después del punto de dosificación y usarán esta información para ajustar el caudal de gas. Este proceso reactivo se puede optimizar agregando un sensor de pH al lado de entrada y utilizando las lecturas de este sensor para establecer la tasa de dosificación de CO2. El segundo sensor actúa entonces como validación de la configuración del proceso. Esto ofrece una respuesta más rápida a los cambios en los niveles de pH en la entrada.

Limpieza optimizada

Para aquellos que trabajan en aplicaciones higiénicas, la limpieza in situ (CIP) es un proceso muy importante que mantiene la limpieza del equipo. Al utilizar una combinación de productos químicos, agua y calor, el proceso ofrece un método muy eficiente para limpiar recipientes y tuberías sin desmontarlos.

Sin embargo, el tiempo necesario para la limpieza es el tiempo que se pierde en la producción, por lo que debe reducirse al mínimo y, al mismo tiempo, garantizar que el proceso haya sido efectivo. La optimización del control de CIP reduce los costos y minimiza el uso de químicos y mejora la productividad.

El proceso CIP puede involucrar una variedad de productos químicos que se utilizan para limpiar y desinfectar el equipo. La concentración de estos productos químicos es muy importante para lograr un ciclo de limpieza efectivo sin desperdiciar materiales costosos. Además, el uso de sistemas de control basados ​​puramente en temporizadores no ofrece confianza en la efectividad del proceso y tampoco retiene datos significativos, que pueden ser necesarios para el cumplimiento normativo.

Al examinar la temperatura y la conductividad del líquido de limpieza, es posible determinar si se está usando demasiada energía o demasiada sustancia química. Cualquier reducción en el consumo de energía o en las materias primas tendrá un efecto beneficioso en los costos operativos. Trabajar con fabricantes de sensores que tienen experiencia en esta aplicación para crear un control más sofisticado y un sistema de circuito de retroalimentación del sensor puede ofrecer muchos beneficios.

Los sensores de pH colocados correctamente, por ejemplo, pueden proporcionar datos sobre la efectividad del proceso, mientras que los sensores de conductividad pueden proporcionar una medida de contaminación: una vez que esta cifra ha alcanzado casi cero, el procedimiento puede concluirse con retrasos mínimos en la producción.

instalaciones de control de procesos

Procesos simplificados

En última instancia, mejorar la recopilación de datos, la interpretación y el análisis puede ofrecer muchas ventajas. Trabajar con fabricantes de control de procesos con experiencia, como Bürkert, puede ofrecer beneficios en todos los ámbitos. Desde el diseño de nuevas instalaciones hasta la mejora de la eficiencia y la eficacia de los equipos existentes, tener el sensor correcto en el lugar correcto tendrá un impacto significativo.

La optimización del proceso consiste principalmente en adquirir los datos correctos y usarlos de la manera más efectiva posible. Esto requiere experiencia en la aplicación, así como con el propio equipo para garantizar una instalación rentable y confiable. Bürkert tiene más de artículos de catálogo 100,000, incluyendo equipos de medición de flujo de vanguardia que también pueden proporcionar datos de flujo másico.

Esta experiencia en la fabricación y el amplio conocimiento de numerosas aplicaciones ayuda a los clientes a reducir los costos operativos, mejorar la productividad y garantizar el cumplimiento de los organismos reguladores cuando sea necesario.

Kirsty Anderson
Sistemas de control de fluidos Burkert
Tel: + 44 (0) 1285 648761 Fax: + 44 (0) 1285 648721
Web: www.burkert.co.uk
Correo electrónico: [Email protected]

Sistemas de control de fluidos Burkert

Fabricación de equipos de proceso. Uno de los pocos fabricantes que ofrece soluciones para el circuito de control completo.

Firma: membresía Gold

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