Análisis de datos para la industria del agua
MECO smartANALYTICS™es una herramienta de perfilado y análisis de datos que conecta y analiza los datos de las plantas de purificación de agua para mejorar la eficiencia operativa y la fiabilidad. Los datos recopilados se comparan con los estándares de diseño y con otras plantas sobre el terreno. MECO smartANALYTICS™permite a los ingenieros de MECO recomendar las mejores prácticas operativas para garantizar que cada planta funcione de la manera más eficiente y rentable.
George V. Gsell es el Presidente de Mechanical Equipment Company (MECO), fabricante líder de equipos de ingeniería para la purificación del agua. La empresa cuenta con 90 años de historia y una amplia gama de productos para la desalinización y la purificación del agua. El Sr. Gsell comparte su opinión sobre MECO smartANALYTICS™, Big Data y el agua.
El Big Data y el IoT se están aplicando en bombas, contadores de agua y otros componentes industriales. MECO ha estado invirtiendo en analítica para sistemas de agua. ¿Por qué? Qué impacto puede tener la aplicación de big data en la purificación del agua?
Entre otras cosas, los macrodatos pueden garantizar la fiabilidad y calidad del suministro de agua. Sospecho que la mayoría de la gente piensa en su suministro municipal de agua del grifo cuando se hace referencia a la purificación del agua. Ciertamente, el suministro municipal de agua del grifo es un recurso importante, pero en toda la industria, la purificación del agua procedente de fuentes no tradicionales y para otros usos es excepcionalmente importante. En algunos casos, el agua del grifo no está disponible o su calidad no es suficiente. Por ejemplo, si usted estuviera en un buque de la Armada o en una plataforma petrolífera en alta mar, rodeada por el océano, sabría que las plantas desalinizadoras situadas bajo cubierta son fundamentales no sólo para el suministro de agua potable de la tripulación, sino también para los sistemas operativos de los buques, que requieren un nivel de pureza muy elevado. La logística de los servicios básicos se hace mucho más difícil, y el suministro de agua dulce no se da por descontado. Otro ejemplo es la fabricación de medicamentos que salvan vidas en la industria biofarmacéutica, donde el agua ultrapura es el ingrediente principal. En estas aplicaciones e industrias, como la generación de energía, la alimentación y bebidas y otras, el agua se considera un componente crítico. Su calidad y suministro fiable son de vital importancia. El agua se purifica mediante maquinaria o sistemas, y no existe una alternativa fácilmente disponible. Un fallo en el suministro o la calidad del agua puede tener consecuencias importantes.
¿Qué factores influyen en la fiabilidad de un sistema que puedan dar lugar a problemas de disponibilidad o calidad?
La maquinaria y los sistemas utilizados para producir agua pueden ser complejos, y muchos funcionan en condiciones duras. Independientemente del proceso empleado, los sistemas de purificación de agua para diversas industrias requieren el uso de materiales caros, como membranas especializadas, aceros inoxidables de alta calidad, titanio y otras aleaciones. Durante su funcionamiento, las máquinas se ensucian con la materia coloidal y orgánica del agua bruta, así como con las incrustaciones minerales. El agua bruta suele estar concentrada y a veces se evapora a temperaturas elevadas. Las limpiezas son a menudo necesarias y pueden utilizar ácidos, cáusticos, detergentes u oxidantes, todos ellos perjudiciales para el equipo con el tiempo y que pueden tener un impacto medioambiental. La corrosión, el mantenimiento y el tiempo de inactividad son problemas a los que hay que hacer frente. El mantenimiento rutinario es necesario y lo ideal es que el big data nos ayude a prever y atender las necesidades de nuestros clientes en lugar de reaccionar ante una llamada telefónica o un correo electrónico.
Existen varias técnicas para fabricar agua pura. A veces se utilizan membranas a alta presión y, en otras aplicaciones, los evaporadores, las unidades de intercambio iónico o los filtros de partículas son los componentes principales. Cada proceso utilizará también una serie de elementos auxiliares críticos, como bombas de alta presión, dispositivos de recuperación de energía, compresores, sistemas de inyección de productos químicos, bombas de transferencia, válvulas, controladores lógicos programables (PLC) y otros componentes. Un problema con cualquiera de los elementos auxiliares a menudo da lugar a un problema en todo el sistema, que puede ser precursor de un problema más grave relacionado con la calidad del agua o la fiabilidad del sistema. La adquisición de datos se utiliza a veces para la supervisión rutinaria y el análisis de tendencias. En estos casos, la supervisión y la intervención del operador suelen ser bastante elevadas. Las desviaciones de las condiciones normales de funcionamiento generan alarmas que a veces provocan una parada. El análisis de datos proporciona un medio más proactivo de explotar un sistema de agua de la mejor manera posible. Buscamos en cantidades significativas de datos pequeños cambios que sean indicativos de un problema futuro.
La terminología de MECO para la aplicación de big data es smartANALYTICS™. Tiene algún significado o es similar a otras aplicaciones de componentes que acabamos de mencionar?
Nuestra aplicación no es la de un componente, sino la de un sistema formado por muchos componentes. La clave de smartANALYTICS™ es conocer y comprender no sólo el funcionamiento de los componentes, sino también la interacción entre ellos y el sistema en su conjunto. Disponemos de diseños de sistemas estándar, por lo que poder comparar el rendimiento real de un sistema con sus criterios de diseño y nuestra experiencia con otros sistemas similares nos ayuda a nosotros y al cliente.
Aparte de la fiabilidad y la calidad, ¿en qué "otras cosas" de las que ha mencionado pueden influir el big data y MECO smartANALYTICS™?
La eficiencia operativa es un área en la que nos centramos, porque los costes de funcionamiento de la depuración del agua son mayores que el coste inicial de la planta. La sostenibilidad es otro ámbito en el que esperamos influir. La interacción con el cliente también es importante. Gracias a los análisis, los informes y el diálogo, estrechamos lazos y compartimos conocimientos con nuestros clientes sobre la base de datos y experiencias.
Puede darnos un ejemplo de cómo se utiliza smartANALYTICS™en las plantas de agua de MECO?
Hoy en día, nuestros parámetros de diseño detallados están bien documentados. La comparación de los datos de funcionamiento con esta información de diseño puede ayudar a detectar problemas antes de que surjan. Por ejemplo, un sistema inteligente conoce el consumo eléctrico de un motor, así como su velocidad, tensión, amperaje, temperatura y nivel de vibración. Y lo que es más importante, un sistema inteligente sabe cuáles deben ser estos parámetros en distintas condiciones. Se pueden perfilar en relación con el diseño y con otros sistemas similares sobre el terreno, de forma que se puedan identificar y diagnosticar las anomalías. La detección precoz puede evitar interrupciones imprevistas más costosas en el futuro y prolongar la vida operativa hasta que se pueda programar el mantenimiento.
También conocemos la presión diferencial esperada y la frecuencia de regeneración de un elemento filtrante concreto en función de determinadas condiciones del agua bruta y de nuestros parámetros de diseño. Una variación del rendimiento previsto puede deberse a un cambio en el suministro de agua bruta, o puede indicar un problema con la calidad o la cantidad de un producto químico inyectado aguas arriba. Normalmente, un sistema de purificación de agua consta de varias unidades operativas, y el operador debe asegurarse de que todas ellas funcionan correctamente para que el sistema sea eficaz. Nos dedicamos exclusivamente a la depuración de agua. Es lo único que hacemos. Esto significa que podemos proporcionar conocimientos y servicios a nuestros clientes de forma eficaz.
Qué impacto tiene smartANALYTICS™en las necesidades de mano de obra? ¿Cree que sustituirá a los operarios?
La Marina estadounidense, a través de la Oficina de Investigación Naval, ha financiado programas para el desarrollo de sistemas avanzados de desalinización a bordo que, idealmente, utilizarán el análisis de datos para apoyar el funcionamiento autónomo de los sistemas de desalinización a bordo. El objetivo es reducir sustancialmente la participación del marinero en el funcionamiento de la unidad de desalinización y eliminar el mantenimiento asociado al equipo durante el despliegue. Aunque parece un objetivo razonable, no lo es tanto si se tienen en cuenta los parámetros de funcionamiento y las limitaciones a bordo de un buque de la Armada y los rigores de la desalinización de agua de mar. No hemos conseguido reducir la intervención normal de los operarios, pero sin duda algún día esperamos conseguirlo. Desde el punto de vista de MECO, lo que se espera actualmente de las aplicaciones industriales es que seamos capaces de planificar la carga de trabajo y responder mejor a las necesidades en lugar de ser reactivos.
¿Cómo contribuye la participación de MECO al funcionamiento de las plantas?
Como fabricantes del sistema, disponemos de los conocimientos y la experiencia necesarios para las operaciones rutinarias, incluido un conocimiento práctico de la química del agua y las funciones específicas de las unidades. Aunque no hayamos fabricado realmente el sistema, podemos complementar a los equipos internos que quizá no den abasto o sufran rotación de personal. La formación de operadores es una de las formas en que hemos transferido conocimientos para ayudar a los usuarios de sus sistemas. Nuestra experiencia interna se deriva de una amplia base de sistemas instalados, y podemos utilizar esa base de datos y experiencia para servir mejor a los clientes en el funcionamiento de plantas individuales. Pequeñas variaciones en los datos pueden estar por debajo de un límite de alarma y pasar desapercibidas para un operario, pero la desviación puede ser coherente con una variable conocida por el fabricante, que tiene acceso a una población mayor de plantas.
MECO ha promocionado su programa smartANALYTICS™como fuente de mejora de la sostenibilidad. Puede explicarlo?
¿Están nuestros clientes maximizando las tasas de recuperación de agua y minimizando el consumo energético de sus plantas? Queremos alargar la vida de las membranas desechables y reducir el consumo de productos químicos utilizados en las limpiezas. La recuperación total de agua y, por tanto, la cantidad de agua que se desecha en el proceso de depuración puede depender de varios factores, como la calidad del agua bruta, la degradación o el ensuciamiento de las membranas y resinas, problemas mecánicos u otros. El análisis de datos puede utilizarse para maximizar la recuperación de agua allí donde, de otro modo, podría pasar desapercibida y, por tanto, reducir la huella hídrica de una instalación. Se puede ahorrar energía y mantenimiento no sólo aumentando la recuperación de agua, sino también prolongando el funcionamiento y reduciendo el número de arranques y paradas. Si podemos mejorar las operaciones para consumir menos filtros y membranas, eso significa menos residuos para el medio ambiente. Lo mismo puede decirse del consumo de productos químicos, tanto si se utilizan en el funcionamiento normal como en las limpiezas de mantenimiento. Creo que compartir las mejores prácticas y la información basada en datos concretos puede tener un impacto significativo en las iniciativas de sostenibilidad. Desde el punto de vista medioambiental, una planta de agua tiene un impacto relativamente importante en comparación con muchos otros procesos industriales.
Por último, ¿puede compartir su visión de los macrodatos en relación con la depuración del agua en el futuro?
Los vendedores al por menor y las empresas de tarjetas de crédito conocen mis hábitos de gasto y utilizan esos datos no sólo para venderme cosas que podrían interesarme, sino también para protegerme de robos y fraudes. La tecnología ya está aquí y tendrá un impacto significativo en el sector del agua. Lo ideal sería que la analítica de datos influyera en los grandes problemas del agua, como la escasez, la contaminación y la sostenibilidad.