Planta Cementera, Otavalo
Antecedentes.
UNACEM Ecuador (antes Lafarge Cementos), es una empresa dedicada a la fabricación de cemento. Su Planta industrial está ubicada en Otavalo, provincia de Imbabura, Ecuador. Cuenta con dos hornos rotatorios para su proceso productivo. La Línea 1 dispone de una torre de precalentamiento de cuatro etapas, con un sistema de flujo de gases del horno; proceso que opera con combustible líquido crudo residual, pet coke y biomasa. La Línea 2 tiene una torre de precalentamiento de cinco etapas, además de pre-calcinador y aire terciario. Opera con combustibles líquidos (crudo residual), sólidos (pet coke) y biomasa.
En 2015, la empresa recibió la licencia ambiental para el co-procesamiento de desechos peligrosos en hornos cementeros (Acuerdo Ministerial 048. Registro Oficial N° 439 del 3 de mayo de 2011, del Ministerio de Medio Ambiente de Ecuador), convirtiéndonos en la primera planta industrial del país que puede realizar este tratamiento controlado. Para este fin, UNACEM Ecuador supervisa sus emisiones de forma continua, principalmente las concentraciones de CO, SO2, NOx, VOC con corrección de oxígeno al 7%.
Diseño.
Para este monitoreo de emisiones, en UNACEM Ecuador, se instaló un sistema completo con instrumentación de campo. Mediante un tablero analítico, que tiene los analizadores de gases correspondientes a las variables requeridas, el sistema de control hace las correcciones pertinentes en línea.
En la chimenea de salida de gases de la Línea 2, se escogió un anillo de medición donde se instalaron los siguientes instrumentos: una sonda toma muestra, extractiva BÜHLER, con filtro de 2 micras y calentada a 180°C, para reducción de condensados; un transmisor de presión absoluta SIEMENS, modelo SITRANS DSIII; una RTD con un transmisor de temperatura.
El gas de muestra es transportado aproximadamente 30 metros, por una manguera calentada, hasta el tablero analítico. El tablero analítico cuenta con un bastidor de 19´´, doble puerta con ventanas en vidrio de seguridad cada una, auto-soportable y láminas laterales extraíbles.
En el tablero, se instalaron: tres analizadores un ULTRAMAT 23 para medir CO, SO2 y O2; un analizador FIDAMAT 6 para medición de HCT; y un analizador de NOx con tecnología quimioluminicente, tecnología exigida por las normas ecuatorianas.
El sistema de acondicionamiento consiste en: un filtro de 2 micras de PTFE, con detección de humedad; un enfriador de tipo compresor de dos etapas, de 320 kJ/h, con descargas de condensado y dos bombas peristálticas a un tanque de 6.5 lt, con detección de alto nivel. La bomba de succión de la muestra fue una de tipo diafragma, con una válvula de aguja para la regulación del caudal. A la entrada de cada analizador, se instaló un rotámetro, con una conexión de bypass a la salida de los analizadores de gases.
Por otro lado, las señales analógicas de las concentraciones de gases son acondicionadas en un PLC SIEMENS S7-1200, con corrección al 7% de O2 y entregadas vía comunicaciones (PROFIBUS DP) a un DCS SIEMENS, basado en PCS7, llamado CEMAT.
El sistema de control, también es el encargado de validar las condiciones de arranque de la toma de gases; por ejemplo, verificar que la temperatura de la sonda y la manguera calentada se mantenga a 180°C, la temperatura del enfriador alcance los 5°C, que no exista humedad en la línea de muestra y que el sensor de alto nivel del tanque de condensado no se encuentre activado. Estas validaciones se encuentran conectadas en serie para activar la operación de la bomba de succión de gas de muestra.
La visualización de las variables de proceso, se realizan en una pantalla touch screen, SIEMENS, modelo KTP-700, de segunda generación, a color de 64K, la cual permite ver: la secuencia de arranque del sistema mediante el cambio de color de cada instrumento según su estado; las tendencias, en tiempo real, de las concentraciones de gases, tanto las variables brutas como las corregidas; el registro de las alarmas de los niveles de concentración de gases según los niveles permitidos por la Norma ecuatoriana; así como un menú de ayudas explicativo de cada despliegue, con la posibilidad de visualizar extractos de documentos de texto como las normas y artículos técnicos referentes a la medición continua de gases.
Ventajas.
El diseño propuesto fue muy versátil y flexible en cuanto al ensamble del sistema en Colombia, reduciendo costos de transporte e implementación. Así mismo, los equipos de control utilizados en la línea SIMATIC de SIEMENS (PLC S7-1200) y su pantalla de supervisión “touch screen” KTP-700, robustecen el sistema de control y mejoran, indudablemente, la presentación de las variables de proceso de señales discretas y analógicas del sistema.
Adicionalmente, el sistema de control ofrecido tiene amplia posibilidad de integración por comunicaciones con sistemas existentes, sea por redes RS-485 mediante PROFIBUS-DP, o por redes Ethernet con PROFINET.
Conclusiones
La solución ofrecida, integra las mejores soluciones de productos SIEMENS en diferentes segmentos, bajo el concepto de TIA (“totally integrated automation”). El transmisor de presión SITRANS DSIII, los analizadores de gases ULTRAMAT 23 y FIDAMAT 6, el sistema de control S7-1200 con su pantalla de 7″ a color de alta resolución y todos sus accesorios de conexión eléctrica de la familia SIRIUS, permiten una solución integral y abierta como CEMS que es robusta y diferenciadora en el mercado de CGA´s.