Mejora de la seguridad de los procesos y el rendimiento de la producción
Para muchos ingenieros de procesos y fabricantes, hay dos áreas vitales en el ciclo de producción que requieren una atención especial; seguridad del proceso y calidad del producto. En ambos casos, es fundamental medir y controlar con precisión los niveles de oxígeno en los tanques y recipientes de proceso. Esta historia de éxito explora cómo un sistema de inertización de medición de oxígeno basado en un analizador permitió a una planta de fabricación avanzar en la seguridad del proceso, mejorar la calidad del producto y aumentar el rendimiento de la producción.
La planta de un gran fabricante internacional de productos químicos, ubicada en Detroit, MI, produce un catalizador especial que se utiliza en la industria automotriz. La producción requiere un proceso único y patentado que introduce varios componentes en un gran tanque a granel y los mezcla usando solventes. Algunos de los componentes de la mezcla, incluido el propio solvente, son inflamables y presentan la peligrosa amenaza de combustión. Se han implementado numerosas técnicas de mitigación, particularmente un sistema de inertización de presión, en un esfuerzo por mantener la seguridad del proceso. Esta técnica utilizaba una válvula de presión para controlar la cantidad de gas inerte introducido en el espacio superior del recipiente en función de los cambios de presión.
El objetivo era acelerar el proceso de carga del recipiente de mezcla y, por lo tanto, aumentar la producción de catalizador.
Aunque el sistema de inertización a presión funcionó lo suficiente durante algunos años, carecía de dos componentes invaluables que necesitaba la planta y ya no era una solución viable. En primer lugar, estaba la necesidad de medir con precisión y documentar que se había eliminado la cantidad adecuada de oxígeno del espacio de cabeza para mantener los niveles por debajo del umbral de combustible, lo que volvía inerte al recipiente. En segundo lugar, estaba la capacidad de modificar el sistema para aumentar las tasas de flujo de los diversos componentes químicos que componen la mezcla. El objetivo era acelerar el proceso de carga del recipiente de mezcla y, por lo tanto, aumentar la producción de catalizador. Debido al éxito del producto del fabricante en el mercado, la demanda había aumentado y la tasa de producción sufría por el cuello de botella creado en el tanque de mezcla.
Protocolo de Tratamiento
La ingeniería de seguridad de la planta había determinado que para evitar la acumulación de electricidad estática en las líneas de alimentación, la tasa de alimentación volumétrica tenía que permanecer baja. Esta tasa era mucho más baja de lo que el sistema era capaz de producir desde una perspectiva mecánica. Sin una medición precisa de los niveles de oxígeno necesarios para mantener los umbrales de seguridad, el riesgo era demasiado grande para aumentar más las tasas de alimentación. Por lo tanto, se creó el cuello de botella.
Solución
Con la tarea de idear una técnica que pudiera eliminar el cuello de botella y mejorar el rendimiento de la producción, un grupo de ingenieros de planta buscó una solución. El equipo decidió seguir adelante con un sistema de control de inertización de nitrógeno basado en un analizador de oxígeno. El primer paso del proyecto fue determinar la concentración de oxígeno máxima permitida en la que debían permanecer, ya que los sistemas de inertización tienen como objetivo mantener los niveles de oxígeno en el espacio libre del tanque por debajo de un nivel regulado.
El primer paso del proyecto fue determinar la concentración de oxígeno máxima permitida en la que debían permanecer, ya que los sistemas de inertización tienen como objetivo mantener los niveles de oxígeno en el espacio libre del tanque por debajo de un nivel regulado.
La medición adecuada del oxígeno es imperativa, ya que la mayoría de los datos disponibles en las tablas del fabricante utilizadas para el cálculo de la concentración límite de oxidante (LOC) o la concentración máxima de oxidante (MOC) y los límites superior o inferior de inflamabilidad (UFL/LFL) para varios compuestos químicos son empíricos. Esto significa que los datos son inexactos y se puede esperar cierto margen de error. La Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) ha abordado esto en su directriz 69 y ha establecido factores de seguridad que eliminan las incertidumbres y errores del lado de la seguridad.
Norma NFPA 69 sobre sistemas de prevención de explosiones, edición 2019
Esta norma deberá cubrir los requisitos mínimos para instalar sistemas para la prevención de explosiones en recintos que contengan concentraciones inflamables de gases, vapores, nieblas, polvos o mezclas híbridas inflamables. Esta norma debe proporcionar información básica para los ingenieros de diseño, el personal operativo y las autoridades competentes.
Una vez que se estableció un objetivo de concentración máxima de oxígeno, el equipo comenzó a evaluar los caudales de las líneas de suministro de materia prima en el sistema. Al aumentar la tasa de alimentación de diferentes líneas, establecieron asignaciones precisas de aumento de productividad mientras mantenían el oxígeno por debajo del máximo permitido. La emoción aumentó cuando los datos determinaron que el rendimiento del material en el recipiente de mezcla podría aumentar lo suficiente a una tasa aproximada de 2 ½ veces sin comprometer la seguridad; valor de confirmación en la introducción propuesta de un sistema completo de análisis de oxígeno.
Además, los datos generados por el analizador de oxígeno pueden enviarse fácilmente a un PLC y almacenarse con fines de seguimiento. Esto es invaluable para solucionar problemas y documentar el cumplimiento de seguridad cuando sea necesario.
Para concluir
El uso de un sistema de inertización de medición de oxígeno basado en un analizador demostró ser beneficioso para el cliente. Les permitió, ante todo, garantizar que la seguridad se mantuviera siempre manteniendo los niveles de oxígeno por debajo del umbral necesario para reducir en gran medida el riesgo de combustión. Además, el cliente logró su objetivo de aumentar las tasas de producción en más del doble, lo que tuvo un impacto positivo significativo en sus ingresos. Finalmente, creó la oportunidad de generar y documentar los registros de datos necesarios en caso de una auditoría de seguridad.
Los expertos en inertización de gas de MSA están disponibles para ayudar en una variedad de aplicaciones. Para obtener ayuda, proporcione los detalles del proyecto en myBacharach.com/GAsurvey y uno de nuestros ingenieros de aplicaciones lo ayudará a optimizar su proceso mediante la inertización.
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