Un simulador multipropósito, desarrollado por ingenieros de Shell y Emerson, ha ayudado a la unidad petroquímica de Shell, ubicada en Pennsylvania, a ahorrar millones de dólares; y mejorar su producción de polietileno, explicó Alberto Benavides Serrano, ingeniero de la compañía. Durante el evento Exchange Virtual Series 2020, serie de webinars de Emerson, Benavides Serrano explicó cómo el Simulador de Dinámicas Multipropósito (MPDS, por sus siglas en inglés) fue integrado al gemelo digital de la unidad petroquímica; y cómo el simulador arroja un conjunto de datos que ayudan a minimizar riesgos de producción; así como verificar procesos y flujos, y operar con controles más estrictos.
Un gemelo digital, explicó el ingeniero, es un modelo virtual de alta fidelidad que emula el comportamiento de una planta o un activo. Integrado a ese gemelo digital está el MPDS; enfocado principalmente a simular la conducta de procesos específicos en válvulas de presión, temperatura, etcétera.
A su vez, este modelo se integra a un Sistema de Control y Seguridad (ICSS, por sus siglas en inglés); el cual regula todos los procesos de la planta y facilita eliminar “cuellos de botella” en la dinámica de producción, según explicó Benavides. También ayuda al diseño y verificación de controles; así como a mejorar las competencias de los operadores de la planta. Todo este modelo arroja datos en tiempo real que permiten reducir reprocesos o redundancias en la operación.
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El enfoque del MPDS para la petroquímica de Shell se integró a toda la cadena de procesos de producción del polietileno: desde la ruptura del etano; la refinación del polietileno, y su terminación para entrega a los clientes. “Esto quiere decir que alrededor del 75% de nuestra operación estaba cubierta por MPDS, con estrictos controles de calor; termodinámica, cinética y básicamente toda la representación fiel de la dinámica de la planta; para el otro 25% usamos modelos simples de retroalimentación”, explicó Benavides.
Como entregable, el MPDS se dividió en cuatro instancias enfocadas en las dinámicas de procesos, controles de operación; y la simulación o proyección de escenarios posibles, que permiten al operador o a los directivos entender y conocer las implicaciones de tal o cual decisión.
“Se consiguieron muchas mejoras con la simulación de dinámicas. Por ejemplo, en una etapa temprana de algún proceso, los directivos quieren saber qué consecuencias puede tener la implementación de cierta estrategia. De modo que se acercan al equipo de MPDS y le piden que simule en el modelo los cambios que se pretenden hacer”, comentó el ingeniero.
De esta manera, concluyó, el equipo de la petroquímica pudo identificar gastos redundantes de alrededor USD$460,000; gracias al entendimiento de cómo funcionaba un compresor de aire. Con esos datos, el equipo pudo rediseñar los controles de presión e implementar la mejora en la planta de manera física.
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Sin embargo, los ahorros más importantes que identificó el ponente se ubicaron en el equipo de operadores. Benavides Serrano explicó cómo entrenaron al equipo de operadores en el funcionamiento del MPDS, lo que resultó en ahorros aproximados de USD$7 millones, dado que el gasto típico por capacitar a un equipo externo es de unos USD$3000 o USD$4000 por semana.
Al entrenar al propio equipo de la petroquímica, la compañía concretó mejoras tanto cualitativas como cuantitativas. Así, los costos que se evitaron gracias a la implementación del modelo en la parte operacional alcanzaron los USD$4; u USD$8 millones para cada uno de los cuatro pilares en los que se implementó el simulador.
Benavides explicó que, aunque la inversión inmediata de implementar un MPDS es mayor, el retorno de la inversión también lo es; comparado con la subcontratación de simuladores de operación. “Todo esto fue posible gracias a que Emerson trabajó con Shell y con el equipo mano a mano; tanto en la parte de controles como en la implementación del simulador en todo el sistema ICSS. Los ingenieros de Emerson estuvieron trabajando a nuestro lado todo el tiempo”, concluyó el ponente.
