Aprovechar los gemelos digitales en pulpa y papel:aumentar la eficiencia y el mantenimiento predictivo

Gemelos digitales en pulpa y papel:aumento de la eficiencia de los procesos y el mantenimiento predictivo

A medida que los datos impulsan el mundo a un ritmo acelerado, ya no es una opción para el sector de la celulosa y el papel evitar la transformación digital. Ahora es más necesario que nunca aumentar la eficiencia, desperdiciar menos y reducir los tiempos en que los activos están inactivos. En este punto se presenta la planta de celulosa digital twin, no como una frase que todo el mundo dice, sino como una herramienta que realmente transforma las cosas. Desde optimizar el proceso en la producción de pulpa y papel hasta prevenir problemas mediante el mantenimiento predictivo en una fábrica de papel, los gemelos digitales están haciendo posibles cambios donde antes no era posible debido a las convenciones de la industria.

Comprensión de la revolución del gemelo digital en pulpa y papel

¿Qué significa el término "gemelo digital"? De esta forma, el sistema refleja el proceso real, toma datos en tiempo real y ayuda a simular, predecir y optimizar el trabajo de equipos, procesos o una línea completa de productos. Al utilizar una fábrica de celulosa gemela digital, la industria de la celulosa y el papel puede ver cómo funcionan las máquinas elegidas, cómo se mueven todas las materias primas y comprender los procesos químicos en vivo. Permite nuevas opciones en la gestión automatizada de la fábrica de papel y una organización más inteligente de los recursos.

Los gemelos digitales en la Industria 4.0 para pulpa y papel existen como parte de un sistema completo que utiliza la inteligencia artificial, el Internet de las cosas, la computación en la nube y el análisis de borde. La Industria 4.0 en celulosa y papel ya no es futurista; está sucediendo ahora. La convergencia de estas tecnologías permite que una fábrica espere y evite paradas, utilice una optimización rápida y efectiva en tiempo real en la producción y evite rápidamente cualquier problema de calidad.

Optimización de procesos mediante gemelos digitales

Desde hace algún tiempo se viene trabajando en la optimización de los procesos de pulpa y papel. Las fábricas siempre se han esforzado por mejorar sus producciones ahorrando energía. Al mismo tiempo, la cantidad de control y precisión que ofrecen los modelos de procesos gemelos digitales es verdaderamente innovadora.

Piense en realizar pruebas para medir los cambios en la calidad de las astillas de madera antes de que entren al digestor. O descubrir el efecto de cambios leves en la presión del vapor tanto en el tiempo de secado como en la cantidad de energía utilizada.

Esta tecnología está lista para su uso en el presente y puede hacer que las operaciones de la planta de celulosa sean más eficientes con la ayuda de un gemelo digital.

Además, los gemelos digitales permiten a las empresas realizar simulaciones de nuevas configuraciones y experimentos con productos químicos. Como resultado, se necesita menos tiempo para experimentar en la línea de producción y resulta más fácil introducir nuevas actualizaciones. Dado que los márgenes de beneficio son bajos en el mercado actual, este beneficio es especialmente importante.

Mantenimiento predictivo y reducción del tiempo de inactividad

En el pasado, los productores de pulpa y papel han experimentado muchas sorpresas que llevaron a paros de fábricas. Dado que los digestores, refinerías y calderas operan en condiciones difíciles, tienden a tener fallas no planificadas. En este punto, las soluciones de mantenimiento predictivo para fábricas de papel respaldadas por gemelos digitales pueden tener un gran efecto.

La simulación virtual de una fábrica de celulosa para mantenimiento predictivo permite a los operadores de la planta realizar un seguimiento de las vibraciones, los aumentos repentinos de temperatura y diversos indicadores de estado de las máquinas en tiempo real. Utilizan información histórica para encontrar señales tempranas de cualquier cosa fuera de lo común en el rendimiento en tiempo real. Antes de que un rodamiento dañado provoque una falla total, el sistema envía una alerta al equipo, planifica un tiempo de reparación y evita que se produzcan paradas costosas.

A través de gemelos digitales en las fábricas de papel, las empresas previenen reparaciones repentinas, garantizan resultados de calidad y cumplen las promesas a sus clientes. Esta es una forma práctica de utilizar gemelos digitales para reducir el tiempo de inactividad en las fábricas de papel, garantizando que las máquinas funcionen durante más tiempo, de forma más fluida y con menos interrupciones.

Eficiencia de la caldera de recuperación:una cuestión candente

Una caldera de recuperación es muy importante y desafiante en cualquier planta de celulosa gemela digital. Tiene un impacto en la producción de energía, en los productos químicos recolectados allí y en el funcionamiento sostenible de la fábrica. Se sabe que estas calderas son complicadas y realizar cualquier cambio conlleva riesgos.

Por lo tanto, descubrir cómo el gemelo digital mejora la eficiencia de la caldera de recuperación es un punto clave. La solución está en simulaciones inmediatas y comentarios de los tutores. Es decir, aportan calor, recogen el hollín y dejan que los gases se expulsen a través de los conductos de humos. Ayuda a los ingenieros a ajustar la combustión, disminuir las emisiones y hacer que la caldera funcione durante más tiempo, sin necesidad de tocar sus piezas.

Recientemente se ha demostrado que la aplicación del modelado de procesos gemelos digitales puede reducir la pérdida de calor en un 5 % y reducir las emisiones de NOx en más de un 10 %.

Estas cifras tan elevadas permiten ahorrar una gran cantidad de energía y proteger el medio ambiente cada año.

Integración de sistemas de control inteligentes para una inteligencia de extremo a extremo

En el fondo, los sistemas de control inteligentes de la industria de la celulosa marcan una gran diferencia. Recopilan información de sensores repartidos por el molino y luego la transfieren al gemelo digital para su automatización.

En el caso de que el flujo deba ser más lento aguas abajo, el sistema automatizado selecciona la velocidad adecuada para la pulpa. La inteligencia completa garantiza que todo el proceso de madera a papel esté alineado de principio a fin. Gestionar una fábrica de papel por sí sola mediante la automatización se está convirtiendo cada vez más en una tarea cotidiana. Es una muestra de la vida real de las operaciones autónomas de una fábrica de papel, donde la tecnología funciona en conjunto con la supervisión humana.

Para una mejor comprensión, piense en las siguientes diferencias.

 Parámetro  Molino tradicional  Molino digital habilitado para gemelos  Visibilidad del proceso  Baja  Alta:en tiempo real  Respuesta al tiempo de inactividad  Reactivo  Predictivo y proactivo  Ciclo de innovación  Lento  Ágil y continuo  Eficiencia energética  Variable  Optimizado por simulación

Adopción de la industria y conocimientos del mercado

Los estudios muestran que se espera que las soluciones de plantas de celulosa gemelas digitales aumenten a una tasa de crecimiento anual de más del 25 por ciento hasta 2030. La razón principal de esto es que en América del Norte y Escandinavia, las reglas dan la bienvenida al progreso y los altos costos operativos exigen operaciones eficientes.

Los principales miembros de la industria de la pulpa y el papel están gastando mucho en modelos digitales de fábricas de pulpa con fines de mantenimiento predictivo de las fábricas de papel. Empresas como Valmet, Voith y ABB han diseñado soluciones de gemelos digitales de alcance completo para fábricas de celulosa, utilizando soluciones de hardware y software.

De hecho, las fábricas que utilizan el modelado de procesos de gemelos digitales pueden reducir sus gastos de mantenimiento en un 20 % y ver cómo sus tasas de producción aumentan un 15 % en promedio. Esto significa mejorar las operaciones de nuestra empresa, no sólo utilizar la última tecnología.

Ejemplo del mundo real:el éxito de una fábrica escandinava

Ahora me gustaría considerar una situación común de la vida real. Una de las mayores fábricas de celulosa operada por un productor de celulosa escandinavo comenzó a utilizar tecnología de gemelo digital. La principal preocupación fue gestionar el digestor, estudiar la caldera de recuperación con simulaciones y hacer mantenimiento predictivo.

Cuando se implementaron sistemas de control inteligentes en todo el molino, la empresa automáticamente obtuvo un mejor control sobre la digestión, lo que llevó a un aumento del 8 % en el rendimiento.

Con la tecnología de gemelo digital fue posible optimizar el soplado de hollín, lo que hizo que la caldera de recuperación utilizara un 12% menos de energía. Al aplicar gemelos digitales, las fábricas de papel redujeron los tiempos de inactividad de sus máquinas, evitaron el mantenimiento innecesario en un 40 % y ahorraron alrededor de 2,5 millones de euros cada año.

Mirando hacia el futuro:el camino hacia la autonomía

El siguiente objetivo importante es tener operaciones de fábrica de papel totalmente autónomas que dependan de gemelos digitales en constante avance. A través del aprendizaje automático, estos sistemas mejorarán constantemente, ajustándose a todos los cambios en las materias primas, el clima o las necesidades de los mercados.

En el futuro, la maquinaria utilizará procesos de circuito cerrado con gemelos digitales que ofrecen predicciones y guían al equipo sobre qué hacer. Si se agregan la computación de punta y 5G, será posible responder en solo milisegundos. Como resultado, las fábricas de papel pueden manejar las operaciones de la mejor manera a pesar de los cambios en el mundo que las rodea.

La sostenibilidad se puede mejorar con la ayuda de gemelos digitales. Cuando las fábricas monitorean las emisiones de carbono y el uso del agua, pueden cumplir con las reglas ambientales sin afectar su productividad. Este enfoque ayuda a las empresas a obtener beneficios sin dañar el medio ambiente tanto como suelen hacerlo dichas operaciones.

Conclusión:Un futuro inteligente, sostenible y escalable

En resumen, el uso de la tecnología de gemelos digitales es necesario para que las fábricas de celulosa prosperen y sobrevivan en estos días. Con el uso de gemelos digitales para optimizar los procesos de la planta de papel, realizar un mantenimiento predictivo y promover operaciones desatendidas, el futuro de la industria está cambiando.

Gracias a la vinculación del modelado de procesos de gemelos digitales con controles inteligentes y retroalimentación de datos, las fábricas ahora se centran en soluciones para posibles problemas futuros. Los sistemas críticos, como las calderas de recuperación, se benefician principalmente de los gemelos digitales, que ilustran cómo hacen que las calderas de recuperación funcionen de manera más eficiente y segura de acuerdo con las reglas.

El creciente interés de la Industria 4.0 en la celulosa y el papel significa que las primeras organizaciones en adoptar estas tecnologías están alcanzando nuevos niveles de éxito fiscal, eficiencia y creatividad.

Realizar una simulación virtual de una fábrica de celulosa será tan importante como las máquinas reales para la planificación del mantenimiento.

En resumen, utilizar gemelos digitales para reducir el tiempo de inactividad en las fábricas de papel es sólo un primer paso. Los avances en tecnología significarán fábricas que serán completamente digitales, autónomas y respetuosas con el medio ambiente, sin problemas para adaptarse a lo que se les presente.