Usando hardware y software de NI, Nucor desarrolló una variedad de sistemas de automatización que han reducido mucho la cantidad de electricidad utilizada y ha eliminado riesgos de seguridad potenciales en su planta de Marion, Ohio.
"“Programando con LabVIEW y los PACs a diferencia de la programación de escalera lógica y PLCs, vimos un incremento de diez veces en la eficiencia y redujimos drásticamente los costos de automatización de la facilidad”"
The Challenge: Desarrollar un sistema de automatización para una facilidad de reciclaje de acero que reduzca la cantidad de energía consumida para cumplir con las regulaciones de energía a lo largo y ancho del estado mientras se mejoraba la seguridad y eficiencia de la planta.
The Solution: Usando los Controladores de Automatización Programables (PACs) de National Instruments y el ambiente de programación gráfico de LabVIEW se desarrollaron soluciones de automatización de planta para medir exactamente la cantidad de energía requerida para reciclar el acero y mejorar la seguridad de su facilidad.
Dos de cada tres libras de acero es producido de acero previamente usado, haciéndolo el material más reciclado en Norte América. Reciclar acero consume entre 60 y 74 por ciento menos energía que producir acero nuevo de materias primas, lo cual sería equivalente a la cantidad de energía necesaria para energizar 18 millones de casas en un año.
Las compañías Acereras están constantemente refinando sus operaciones de reciclaje para hacer el proceso más eficiente y amigable para el ambiente. En Nucor, damos mucho valor a administrar nuestros recursos ambientales y a tal efecto nos hemos convertido en la compañía recicladora más grande de Norte América. En 2005, compramos la Compañía Marion Steel en Marion, Ohio. La cual nos dio una posición central a cerca de 60 por ciento del consumo de acero en los Estados Unidos. Para mantener los altos estándares de nuestra planta con esta adquisición reconocimos inmediatamente la necesidad de implementar un sistema de automatización para mejorar la eficiencia y seguridad de la planta.
Reducción de Consumo de Energía con el Software y Hardware de National Instruments
En la facilidad de Marion manufacturamos una línea completa de barras de acero, soportes de señalamientos, delineadores y sistemas de barrera de cable usando acero reciclado. Durante el proceso de reciclaje de acero, el metal de desecho es calentado en un horno de arco eléctrico (EAF) y dependiendo en el tipo de acero que está siendo producido, una combinación de elementos es agregada al acero viscoso para crear la aleación de acero apropiada. Este proceso requiere de grandes cantidades de energía que varían significativamente dependiendo de la cantidad de desecho que se ponen en el horno. Cuando compramos la facilidad de Marion, los operadores confiaban en estimados para determinar la cantidad de acero que se ponía en el horno, causando que el metal se sobre calentara muy a menudo. Esto resultaba en un producto final no satisfactorio que debía de ser reciclado nuevamente, lo cual le costaba a la compañía tiempo, dinero y energía.
Para reducir el número de recalentamientos, desarrollamos un sistema de escala de bajo costo y pesaje usando LabVIEW y Controladores NI Compact Field Point que calcularan exactamente la cantidad de acero en cada quema. Saber la cantidad exacta de metal de desecho que debía ponerse en el horno nos permitió calcular de forma precisa la cantidad de electricidad requerida para calentarlo.
Antes de implementar este sistema de escala, nuestra medición de acero era a prueba y error. No teníamos un método para darle seguimiento a los recalentamientos antes de la implementación del nuevo sistema, sin embargo fuera de las más de 6, 000 horneadas realizadas en 2007 con el nuevo sistema tan solo realizamos 10 recalentamientos.
Eliminando el Flicker con LabVIEW y NI CompactRIO
Uno de los riesgos implícitos en drenar grandes cantidades de electricidad requerida para calentar el horno para reciclaje es causar flickers en el sistema de distribución de energía. Y no eran solo las multas por usar mucha electricidad, el flicker en el sistema de distribución no era conveniente para los residentes de Marion. Para reducir el consumo de energía, desarrollamos un reactor en línea en serie con el horno usando el módulo de LabVIEW FPGA y la Plataforma de CompactRIO la cual mide la cantidad de energía drenada del sistema de distribución de energía. Si el horno se acerca al límite prescrito, el sistema rápidamente puede cambiar los métodos de control para reducir la cantidad de energía que está siendo requerida.
Mejorando la Seguridad de la Planta con LabVIEW
Uno de los valores básicos en Nucor es la seguridad de los empleados y otro de los objetivos de mejoras en nuestra facilidad era hacer de Marion un lugar seguro para trabajar. Determinamos que necesitábamos hacer una actualización del método de cambiar el EAF en modo prendido/apagado. Antes de renovar el sistema, el operador(a) tenía que accionar manualmente el switch apagado/prendido, lo cual lo hacía vulnerable a un accidente si el fusible estaba a punto de estallar. Un Compact Field Point y un HMI fueron usados para crear un switch de poder remoto el cual no pone en situaciones de peligro potencial al operador(a).
Los Beneficios de la Automatización de Fabrica usando NI PACs
Usando el hardware y software de NI, desarrollamos una variedad de sistemas de automatización que han reducido grandemente la electricidad que usamos y eliminado riesgos potenciales en la seguridad en nuestras facilidades de Marion, Ohio. Mediante la programación con LabVIEW y PACs versus la programación con PLCs y escalera lógica, hemos visto un incremento 10 veces mayor en la eficiencia y reducido drásticamente los costos en la automatización de nuestras facilidades. Adicionalmente desarrollando un acercamiento proactivo para monitorear nuestro consumo de energía usando la plataforma de National Instruments, hemos reducido el impacto de nuestras facilidades en los residentes de Marion eliminando los flickers en el sistema local de distribución de energía.
National Instruments provides a graphical system design platform for test, control, and embedded design applications that is transforming the way engineers and scientists design, prototype, and deploy systems.
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