Se reducen costos y optimizan operaciones con la nueva tecnología de sensores

Por: Arturo Sánchez – Field Devices Technical Consultant – Invensys Process System (lPS)
ISA InTech México,
Edición Julio – Septiembre 2008.

En el ambiente ultra competitivo de hoy, la industria de proceso que busca un diferenciador está examinando todos los aspectos de su operación para encontrar las mejores formas de satisfacer los requerimientos regulatorios, mejorar la productividad y reducir los costos. Estos esfuerzos extensivos implican el analizar desde los sensores hasta el consejo directivo: desde los dispositivos de adquisición de datos y componentes de planta hasta los subsistemas de manufactura, el equipo de planta, medición, instrumentación y control, y continuar hasta la ejecución de la fabricación y los sistemas de información.

Un dispositivo que puede representar un costo significativo en la operación de la planta es el sensor, particularmente los utilizados en aplicaciones severas en procesos químicos y petroquímicos. A menudo expuesto o sumergido en soluciones altamente corrosivas, sujeto a temperaturas extremadamente altas y a otras condiciones realmente agresivas. Los sensores son el primer punto de contacto y recopilación de datos, apoyan la confiabilidad y seguridad de la operación, proporcionan el control regulatorio y la validación de los parámetros para garantizar el control de calidad, eficacia de proceso y la optimización. Estos dispositivos deben hacerlo con gran exactitud, estabilidad y velocidad de respuesta.

Eastman Chemical Company seleccionó sensores de pH de la serie Foxboro DolpHin™ de Invensys, para resolver varios problemas en una Lavadora de Gas en el complejo de Longview, TX. El nuevo sensor de la serie DolpHin™ contribuyó significativamente en la disminución del costo de mantenimiento, reducción en la limpieza del equipo, calibración y partes de repuesto y con esto, ahorros en el precio de fabricación.

ANTECEDENTES

Eastman Chemical Company, Texas. Produce más de 60 importantes productos químicos y plásticos para vender a clientes de todo el mundo. Su operación ocupa alrededor de 1,800 personas para producir y embarcar anualmente 1,451 millones de Kg. o 3.99 millones por día. La lavadora de gases Eastman utiliza agua y sosa cáustica al 20% Hidróxido de sodio para remover el ácido hipoclorhídrico de la corriente de gas de cola antes de ser venteado.

Wyatt Partney.

Para resolver los rigurosos estándares de calidad de Eastman y para cumplir con los requisitos de Federal Resource and Conservation Recovery Act (RECRA) de USA, La compañía debe asegurarse de que el contenido ácido en el gas de las emisiones esté dentro de los niveles aceptables.

La medida del nivel de pH en la solución cáustica es crítica para poder controlar el lavado del gas y mantener los límites permisibles. Más allá de la supervisión y control ambiental, el costo por reducir al mínimo el consumo de productos químicos relacionados al tratamiento, depende directamente de la confiable medición del pH.

LOS VIEJOS SENSORES REQUIEREN FRECUENTES REEMPLAZOS

Para supervisar los niveles de pH, la lavadora utiliza dos sondas redundantes para garantizar una operación continua en caso de que alguna falle. Las puntas de prueba se conectan a un sistema cerrado automático que aborta la operación de lavado en caso de que los límites de pH salgan del rango permitido.

Dentro de los desafíos significativos presentes del lavador, están las condiciones operacionales para los sensores de proceso de pH. Estas condiciones incluyen la exposición al cáustico del líquido a una temperatura de operación nominal de 85°C y un pH superior de 10.5.

Debido a las condiciones severas en el lavador, los viejos sensores del pH tuvieron que ser substituidos frecuentemente a dos semanas de su instalación y en ocasiones tres veces por semana. Debido a que los sensores no soportaban el ambiente, las lecturas no eran exactas, lo que provocaba que los operadores utilizaran más producto del necesario, dando por resultado valores de pH más altos y llevándolo por encima su requerimiento, elevando con esto los costos de producción.

Los valores de pH más altos, alternadamente, incrustaban los cristales del agua en los sensores, dando por resultado un funcionamiento inexacto e índices más rápidos de falla. El resultado final de este efecto en cadena era inaceptable, altos costos de fabricación y de mantenimiento.

La “falta frecuente del sensor causó mediciones no fiables de pH que requirieron muestras adicionales para ser analizadas por los operadores en el laboratorio,” comentó Wyatt Partney, Senior control system technician, de Eastman, Longview. “Esto resulto en un decremento en la eficiencia del proceso,” dice Partney.

LA SOLUCIÓN: SENSORES DE PH DE LA SERIE DOLPHIN™ FOXBORO

Los ingenieros de proyectos de operación del lavador y el grupo de control de proceso que trabajaban en el plan de crecimiento de la compañía buscaban actualizar los sensores existentes. Después de determinar que el proveedor de los sensores existentes no contaba con una nueva generación y otras opciones no se adecuaban a los requerimientos de trabajo Eastman Chemical decidió probar la línea de sensores de pH de alta Temperatura, DolpHin™ Foxboro.

Diseñado especialmente para el uso en la industria con aplicaciones que cubren todo el rango de la escala de pH, fuertes concentraciones químicas, alta cantidad de sólidos, trabajo en alta temperatura y ciclos de temperatura de alto a bajo, le serie de sensores de pH DolpHin fue la elección adecuada. La formulación del cristal única del sensor de pH, proporciona estabilidad, exactitud en la medición y una vida útil más larga en usos de alta temperatura de hasta 250 grados de F (121 grados C). El cristal del pH también aumenta la respuesta acelerándolo cinco veces más y proporcionando tiempos de utilización más largos, comparados con los sensores convencionales.

La nueva construcción del electrodo de referencia del sensor incluye una barrera del ion para proteger y para estabilizar el potencial de referencia en condiciones severas. Ambos electrodos se empaquetan en una cubierta mecánica rugosa que facilita la instalación, el retiro, la limpieza, y la calibración, reduciendo el tiempo de mantenimiento y los costos. Los nuevos sensores proporcionan nuevas ventajas.

Los resultados de la prueba a los sensores DolpHin en Eastman fue impresionante. La formulación del cristal del sensor de pH Dolphin, incremento la vida útil a seis meses, seis a uno del tiempo de operación con los sensores anteriores que trabajaban correctamente de 3 a 4 semanas en el mejor de los casos. La vida perceptiblemente más larga proporcionada por los sensores DolpHin redujo la cantidad de sensores y los costos de reemplazo relacionado al mantenimiento.

“Con los sensores DolpHin™ Foxboro del pH, en el equipo de Eastman, los costos de mantenimiento fueron ocho veces más bajos que con los sensores anteriores, y la eficacia de operación de nuestro lavador de gases fue optimizada, “aseguró Partney”. De hecho, los sensores Delfín fueron la mejor solución al problema de altos costos, medición confiable de pH, y optimización del proceso para nuestros lavadores, por lo también los implementamos en otros usos exigentes”, agregó.

Además de reducir el número de equipos y los costos de mantenimiento, los sensores Delfín proporcionan lecturas más exactas del pH, lo que nos asegura que los operadores del control pueden utilizar la medición en línea de pH para optimizar la eficacia de las operaciones del lavador. Los sensores nuevos han dado lugar a una disminución del 50% de la cantidad de cáustico usado como resultado de la medida inexacta del nivel de pH que hizo a los operadores agregar continuamente la solución al proceso.

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