Diseño integrado y funcionamiento eficiente para una química de la construcción respetuosa con el clima
P&I, diseños de potencia de fluidos e ingeniería eléctrica: todo integrado
El sector inmobiliario está en pleno auge, lo que impulsa no sólo la industria y el comercio de la construcción, sino también el crecimiento del sector químico de la construcción. Con sus pinturas y barnices, sistemas de revestimiento y aislamiento térmico, la empresa Sto, de larga tradición, ofrece lo que el sector necesita urgentemente. Sin embargo, la creciente demanda estaba llevando la producción de la empresa en su sede de Baden-Württemberg al límite de sus capacidades. Para reequipar una de sus plantas de producción, Sto decidió recurrir a las soluciones de ingeniería de EPLAN, y ahora sólo necesita la mitad del tiempo que antes para el mantenimiento y los ajustes periódicos de su ingeniería de procesos.
El pueblo de Stühlingen está salpicado de amarillo. Ya sea en jardines, balcones o garajes, en esta pequeña ciudad alemana de Baden-Wurtemberg se ven cubos de color amarillo chillón para las tareas domésticas y de jardinería. La razón por la que se ven tantos aquí se explica por las tres letras estampadas en negro de alto contraste en los contenedores de 15 litros: Sto, una empresa con sede en Stühlingen, al otro lado del río con Suiza. Fundada a partir de una fábrica de cal por la familia Stotmeister, de la que deriva el nombre "Sto", hoy el fabricante es conocido en todo el mundo por sus pinturas, revoques, barnices, revestimientos y sistemas compuestos de aislamiento térmico. Sto invierte mucho en investigación y desarrollo para reducir el impacto climático de sus productos. Entre sus objetivos figuran la sostenibilidad de las materias primas y la fácil reciclabilidad de sus sistemas de aislamiento, así como una producción segura que sea lo más eficiente posible desde el punto de vista energético y de los recursos.
En busca de más flexibilidad y mejores prestaciones
Los esfuerzos más recientes de Sto por mejorar la eficiencia y el rendimiento de su fabricación se han centrado en la "Producción 3", una planta de alto rendimiento que aporta la mayor cantidad de tonelaje a la producción total de su planta de Stühlingen. Construida en 1980, la planta se modernizó apenas diez años después para introducir la automatización de los procesos en las líneas de producción, un paso que supuso un avance para la década de 1990. "Funcionó a la perfección durante mucho tiempo", afirma Joachim Hauschel, empleado de Sto y responsable de planificación y automatización de la planta de Stühlingen.
Sin embargo, con los años empezaron a surgir problemas: cada vez era más difícil conseguir piezas de repuesto para los componentes de instrumentación y control (I&C), y la creciente cartera de productos también supuso un reto para la fabricación. "Esto se debe a que los sistemas de nuestras plantas evolucionan continuamente", explica Hauschel. "Cada vez que se desarrolla un nuevo producto en el laboratorio y se introduce en el mercado, tenemos que hacer sitio en el parque de tanques para nuevas materias primas, aumentar la capacidad o instalar nuevas tuberías, por ejemplo". El alcance cada vez mayor de la ingeniería de procesos también puso al límite los anticuados sistemas de control de procesos, explicó: "Simplemente no teníamos más interfaces disponibles, todo estaba ya en uso".
En 2019, una ampliación integral para actualizar las capacidades de producción y los sistemas de automatización finalmente se hizo inevitable. Como parte de este proyecto, Hauschel y sus compañeros del equipo de planificación y automatización querían eliminar otro obstáculo: "Ya habíamos utilizado EPLAN para representar los diseños eléctricos existentes de la planta. Sin embargo, todo el diagrama de flujo de tuberías e instrumentos sólo existía en papel o en archivos Excel, y de forma muy inadecuada, porque nunca se actualizaba cuando se realizaban cambios".
El personal de la planta se enfrentaba regularmente a las consecuencias de esta situación cuando era necesario realizar actividades de mantenimiento o ajustes en los procesos. A menudo había que trazar in situ los sistemas de tuberías en cuestión. "Recorrí algunos tramos de tuberías cinco veces y obtuve cinco resultados distintos", cuenta Hauschel al recordar el tedioso trabajo. "Siempre es fácil pasar por alto algún empalme".
Una plataforma integrada como base de datos central
Para mantener una base de datos fiable, que facilitara el trabajo al personal de la empresa y proporcionara una representación completa del estado real y objetivo de la producción al fabricante de sistemas de control contratado para la reconversión, Hauschel añadió a las especificaciones los diagramas digitales completos de tuberías e instrumentación (P&I), además de los esquemas eléctricos. "Buscábamos una plataforma uniforme que pudiera proporcionárnoslo todo desde una única fuente", afirma Hauschel. Su búsqueda les condujo rápidamente a la plataforma EPLAN, que ofrece una base técnica actualizada para la ingeniería moderna que permite la digitalización de todos los campos industriales. EPLAN Electric P8 es la mejor solución de su clase para crear diagramas de circuitos y esquemas, generando automáticamente análisis detallados como parte integrante de la documentación del proyecto. EPLAN Preplanning permite recopilar digitalmente datos de ingeniería a lo largo de todas las fases de planificación y diseño -desde la ingeniería eléctrica hasta los sistemas de potencia de fluidos y P&I, pasando por la tecnología eléctrica de I&C- y los prepara de forma que también puedan utilizarse para la puesta en servicio, las operaciones e incluso el mantenimiento.
"Conocíamos el concepto de planificación previa, pero no las funciones y el rendimiento del sistema", afirma Hauschel. El equipo responsable de Sto se familiarizó con la herramienta durante una visita a un sistema representativo de la planta. Sin embargo, lo que realmente inclinó la balanza fue un proveedor de servicios que Hauschel conocía de proyectos y talleres anteriores, Kaltschmid Industrial Engineering, que confía plenamente en EPLAN para su ingeniería eléctrica y el resto de procesos de ingeniería. "En las conversaciones que mantuvimos con Ronny Kaltschmid, Director General, sobre nuestros planes de reequipamiento, enseguida me di cuenta de su amplia experiencia con todas las herramientas de EPLAN", afirma Hauschel. Kaltschmid demostró así ser el enlace perfecto en la preparación conjunta de los planes de ingeniería de procesos para el reequipamiento de los sistemas de la planta en la planificación previa.
Diseño y documentación de neumática integrada
"La planificación previa nos permitió empezar a recopilar datos de ingeniería durante la fase de planificación preliminar, una ventaja que resultó ideal para el proyecto con Sto", afirma Kaltschmid al describir las ventajas del sistema. La funcionalidad integrada también les ayudó a cumplir el apretado calendario necesario para la conversión y la modernización. "Sabíamos que teníamos que terminar los diseños a finales de 2018 para que el fabricante de sistemas de control pudiera empezar su trabajo", afirma Hauschel.
A pesar de la premura de tiempo, Kaltschmid recomendó incluir también la tecnología de potencia de fluidos como tercera disciplina de la planificación y el diseño digital integrados que implicaba la reconversión. Esto tenía sentido porque todas las válvulas de mariposa de las instalaciones de producción de Sto se controlan con actuadores neumáticos. "Los diseños de ingeniería eléctrica que también incluyen la tecnología de potencia de fluidos en la documentación simplifican enormemente los procesos de ingeniería, así como los procesos para la fabricación diaria", afirma Kaltschmid. Hauschel compartía esta opinión, por lo que no sólo la ingeniería eléctrica y P&I, sino también la tecnología de potencia de fluidos, con la ayuda de EPLAN Fluid, se representaron como parte del proyecto global de reequipamiento.
La documentación actualizada garantiza una alta disponibilidad del sistema
Tras nueve meses de planificación y tres meses de obras, los sistemas modernizados entraron en funcionamiento en enero de 2020. "Incluso durante la fase de planificación, aplicamos medidas para garantizar un cambio rápido a los nuevos sistemas de control de la producción", afirma Hauschel, describiendo el apretado calendario. "Solo teníamos dos semanas para ello". Debido a la producción justo a tiempo, el equipo de ingeniería de la planta debe ser capaz de garantizar una disponibilidad del sistema del 98,5% en todo momento. Por eso, los especialistas de Sto aseguran un servicio de guardia las 24 horas del día. Si hay un problema en alguna parte de la planta, un empleado debe estar allí en menos de 30 minutos para asegurarse de que la producción pueda reanudarse lo antes posible.
"Precisamente por eso, tener la documentación siempre actualizada era una de nuestras especificaciones críticas", dice Hauschel. En la práctica, esta especificación significa que en casos extremos, digamos a las tres de la mañana, la documentación debe mostrar claramente dónde está instalado cada componente y cómo está conectado al resto. "EPLAN no tiene ningún problema para cumplir este requisito", afirma Hauschel, visiblemente satisfecho. Así, las herramientas ayudan a visualizar los proyectos y facilitan su comprensión. "Una de las mayores ventajas de este triunvirato formado por EPLAN Preplanning, Electric P8 y Fluid es que nosotros mismos podemos realizar todos los diseños y los cambios", afirma Hauschel.
Permitir que los empleados trabajen de forma independiente es otro factor importante en general para los encargados de la planificación diaria y las operaciones de automatización. Esto también se aplica a los armarios de control de Rittal, que son componentes estándar para Sto. "Para estos componentes tan cruciales, nuestra filosofía es que todos los aprendices deben haber construido ellos mismos un armario de control al menos una vez", explica Hauschel. "Porque sólo así se harán una idea de lo que significa serrar, taladrar, roscar y conectar el cableado. En mi opinión, eso es indispensable". Ahora, Hauschel también ha trasladado rigurosamente este concepto del hardware al software: todos los empleados deben ser conscientes también de lo relevante que es disponer de datos fiables y centralizados.
50% de ahorro de tiempo en el trabajo diario
En cuanto a la gestión de datos, las herramientas de EPLAN se impusieron desde el principio del proyecto. "Todos los datos que se procesan en cualquier lugar -ya sean textos, etiquetas de equipos de operaciones u otras notas- se exportan de EPLAN a otros sistemas para que todo esté siempre sincronizado", afirma Hauschel. Como los cambios en la tecnología de procesos o los controles en la producción forman parte del día a día, trabaja con las herramientas a diario: "Outlook, Teams, EPLAN... son los programas que abro cada mañana a primera hora en cuanto me siento en mi mesa, porque los necesito durante toda la jornada laboral".
Preguntado por el resultado de la decisión de utilizar EPLAN Preplanning, Electric P8 y Fluid como paquete, Hauschel responde rápidamente: "El ahorro de tiempo es de al menos el 50%. Al fin y al cabo, antes teníamos que recorrer la planta para encontrar los problemas. Hoy nos basta con mirar el diagrama de flujo y siempre tenemos inmediatamente una visión completa de la situación". El hecho de que los diagramas neumáticos estén integrados en los esquemas generales facilita aún más el trabajo diario, añade. "La función de salto entre las distintas disciplinas es realmente agradable", dice Hauschel.
Eficacia en las operaciones y más allá
"El sistema también ha creado una base para la comunicación", añade Kaltschmid, refiriéndose a las ventajas que van más allá de la producción y los propios empleados de Sto: los proveedores, las empresas de mantenimiento y otros proveedores de servicios también se benefician de la gestión de datos centralizada e integrada. Hauschel lo confirma: "La fiabilidad de la base de datos nos ha hecho más eficientes, tanto interna como externamente. Si hay que realizar tareas de mantenimiento en una parte de la planta, un PDF generado en EPLAN ofrece al proveedor de servicios una visión mucho más completa que la que podría ofrecer una lista de los componentes instalados".
Los sistemas de la planta de Sto incluyen más de 500 esquemas en EPLAN Electric P8. Los diagramas P&I de tres de las plantas de producción ya se han representado en EPLAN Preplanning, mientras que 50 diagramas neumáticos se han introducido en EPLAN Fluid en sus estados actuales. "El sistema crece continuamente", afirma Hauschel, ya que los cambios y las ampliaciones forman parte de su trabajo diario. "Y ahora es imposible imaginar este trabajo diario sin EPLAN".
Resumen - Retrofit en Sto con EPLAN
- Reequipamiento de una planta de producción con un caudal de hasta 1.000 toneladas diarias
- Representación de los diagramas P&I de tres plantas de producción en EPLAN Preplanning
- Más de 500 esquemas eléctricos en EPLAN Electric P8
- Disponibilidad garantizada de la planta del 98,5
- Más de un 50% de ahorro de tiempo en planificación y automatización
Autor: Marius Schaub, periodista especializado independiente, Múnich
