Automatización de aceite de soja de 6.000 T/D en Brasil | SENTRADO
Un caso de éxito detallado de la solución de automatización industrial de SENTRADO que ofrece resultados medibles para las operaciones de procesamiento de alimentos en Brasil.
Antecedentes y objetivos del proyecto
SENTRADO fue contratado por una de las mayores empresas de procesamiento de soja de Brasil para diseñar, ingeniar y poner en marcha un sistema de control distribuido (DCS) completo para su planta de trituración de soja y extracción de aceite con una capacidad de 6.000 toneladas por día. La planta, ubicada en Mato Grosso — el corazón del agronegocio brasileño — opera las 24 horas del día, los 7 días de la semana durante la temporada de cosecha, lo que hace que la fiabilidad del sistema sea absolutamente crítica para mantener los objetivos de producción y los flujos de ingresos.
El sistema de control existente, instalado hace más de 15 años, se había convertido en un cuello de botella para la operación. Las paradas no programadas frecuentes, las capacidades de diagnóstico limitadas y la imposibilidad de integrar instrumentación moderna estaban erosionando la posición competitiva de la planta. El cliente requería un socio de automatización llave en mano capaz de entregar un DCS de clase mundial, minimizando al mismo tiempo las interrupciones en la producción en curso durante el período de migración.
El alcance de SENTRADO abarcó el ciclo de vida completo de la automatización: diseño de ingeniería de front-end (FEED), fabricación de armarios de control, desarrollo de software, pruebas de aceptación en fábrica (FAT), envío, supervisión de la instalación in situ, puesta en marcha, pruebas de aceptación en sitio (SAT) y formación de operadores. El proyecto se entregó según lo programado, a pesar de los desafíos logísticos del envío de equipos desde China hasta el interior de Brasil.
Problemas que tuvimos que resolver
1. Sistema de control obsoleto
El DCS heredado había llegado al final de su vida útil sin soporte disponible por parte del fabricante. Los repuestos eran cada vez más difíciles de conseguir, y los fallos no programados estaban causando una media de 4-6 horas de tiempo de inactividad al mes, impactando directamente en el rendimiento de la producción durante las ventanas críticas de cosecha.
2. Condiciones climáticas tropicales
La región de Mato Grosso experimenta altas temperaturas ambiente (hasta 40°C), alta humedad y una cantidad significativa de polvo derivado de la manipulación de soja. Los armarios de control requerían una gestión térmica robusta y protección de ingreso para garantizar un funcionamiento fiable en estas condiciones extremas.
3. Requisito de migración sin tiempo de inactividad
La planta no podía permitirse paradas prolongadas durante la transición. El cliente exigió que el nuevo DCS se instalara y pusiera en marcha con no más de 48 horas de interrupción total planificada de la producción en toda la migración.
4. Complejidad de la gestión de recetas
La planta procesa múltiples variedades de soja con diferentes contenidos de humedad y perfiles de aceite, lo que requiere una gestión sofisticada de recetas para optimizar el rendimiento y mantener una calidad de producto constante en diversas condiciones de entrada.
5. Experiencia limitada en automatización a nivel local
El equipo de mantenimiento de la planta tenía experiencia limitada con las plataformas DCS modernas, lo que requirió una transferencia integral de conocimientos, documentación multilingüe (en portugués e inglés) y capacidades de soporte remoto continuo.
Nuestro enfoque y arquitectura del sistema
SENTRADO diseñó una solución DCS completa basada en la plataforma Siemens PCS 7 con controladores redundantes AS 410, garantizando un funcionamiento tolerante a fallos con conmutación automática de CPU en menos de 50 milisegundos. La arquitectura del sistema se dividió en tres áreas de proceso: preparación, extracción y recuperación de disolventes, cada una controlada por pares de controladores dedicados que se comunican a través de una red de anillo PROFINET redundante.
Los armarios de control se fabricaron en las instalaciones certificadas por UL de SENTRADO en China, y cuentan con envolventes con clasificación IP54 y unidades de aire acondicionado integradas para hacer frente al clima tropical. Todos los armarios se sometieron a una rigurosa prueba de envejecimiento de 72 horas con simulación completa de señales antes de su envío. Las estaciones de E/S distribuidas ET 200PA se instalaron en cajas de conexiones de campo cerca de los equipos de proceso, reduciendo significativamente los costes de cableado de campo y mejorando la integridad de la señal.
Para abordar el requisito de cero tiempo de inactividad, SENTRADO desarrolló una estrategia de migración por fases. Los nuevos controladores se instalaron en paralelo con el sistema heredado, con divisores de señal que permitieron a ambos sistemas monitorizar las variables de proceso simultáneamente. Cada área de proceso se transfirió individualmente durante las ventanas de mantenimiento programadas, manteniendo el sistema antiguo en espera activa hasta que el nuevo sistema se validó por completo. El sistema WinCC SCADA proporciona a los operadores gráficos de proceso intuitivos, gestión avanzada de alarmas y un historiador integrado con retención de datos de 3 años para el cumplimiento normativo y la optimización del proceso.
Aspectos destacados de la arquitectura del sistema
- Controladores redundantes Siemens PCS 7 AS 410 con configuración de CPU en espera activa
- Topología de anillo PROFINET con MRP (Media Redundancy Protocol) para la resiliencia de la red
- E/S distribuidas ET 200PA con capacidad de intercambio en caliente para todos los módulos
- WinCC SCADA con 4 estaciones de operador y 1 estación de ingeniería
- Sistema integrado de gestión de recetas compatible con más de 50 perfiles de variedades de soja
- Armarios IP54 con refrigeración integrada y filtrado de polvo
- Interfaz OPC UA para integración ERP/MES
- Acceso remoto de diagnóstico a través de conexión VPN segura
Parámetros del sistema y configuración
| Sistema de control | Siemens PCS 7 DCS v9.0 |
| Controladores | 2 × SIMATIC AS 410 (Redundante) |
| Total de puntos I/O | 3,200+ (AI: 480, AO: 160, DI: 1,800, DO: 760) |
| Protocolo de comunicación | PROFINET IRT / PROFIBUS DP / Modbus TCP |
| HMI / SCADA | WinCC OA — 4 Estaciones de operador + 1 EWS |
| Armarios de control | 12 × IP54 con refrigeración por CA integrada |
| Estaciones de E/S distribuidas | 18 × estaciones remotas ET 200PA |
| Historiador | WinCC Process Historian — retención de 3 años |
| Rango de potencia | 380V/480V trifásico, 50/60Hz |
| Gestión de recetas | Más de 50 perfiles de variantes de producto |
| Topología de red | Anillo PROFINET redundante con MRP |
| Disponibilidad del sistema | 99.5% (garantizada) |
Componentes clave y hardware
Controlador Siemens AS 410
6ES7410-5HX08-0AB0
Controlador DCS redundante de alto rendimiento
E/S distribuida ET 200PA
6ES7650-0PH00-0AB0
Estación remota de E/S para despliegue en campo
WinCC OA SCADA
6AV6371-1DN07-0AX0
Interfaz de operador y visualización de procesos
Conmutador SCALANCE X204RNA
6GK5204-0BA00-2KB2
Conmutador de anillo PROFINET redundante
Fuente de alimentación SITOP
6EP1336-3BA10
Fuentes de alimentación redundantes de 24V DC
Arrancador suave SIRIUS
3RW4445-6BC44
Arranque suave de motores para grandes trituradoras
Armario de control IP54
Rittal VX25
Carcasa NEMA 12 con refrigeración por AC
Transmisor de caudal SITRANS
7ME6910-1AA30-1AA0
Medición electromagnética de caudal
Fases del proyecto
Ingeniería y diseño
8 semanasFEED, revisión de P&ID, desarrollo de la lista de I/O, filosofía de control
Fabricación de paneles
6 semanasMontaje de armarios, cableado, instalación de componentes, inspección de control de calidad
Desarrollo de software
10 semanasProgramación de DCS, gráficos HMI, sistema de recetas, configuración de alarmas
Prueba de aceptación en fábrica
2 semanasPruebas de simulación completa con testigo del cliente, verificación de I/O
Envío y logística
5 semanasFlete marítimo de Shanghái a Santos, transporte terrestre a Mato Grosso
Instalación y puesta en marcha
6 semanasCableado in situ, comprobación de lazos, transición por fases, SAT
Formación y entrega
2 semanasFormación para operadores y mantenimiento, entrega de documentación
Resultados medibles
Datos de rendimiento verificados tras la puesta en marcha del sistema y su operación continuada.
Capacidad de producción de 4,600 a 6,000 T/D
Disponibilidad del DCS durante 18 meses de operación
Cero paradas de producción no programadas desde la transición
Control de motores y lazos de proceso optimizados
Antes y después: Comparación cuantificada
| Métrica | Antes | Después | Cambio |
|---|---|---|---|
| Rendimiento de producción | 4,600 T/D | 6,000 T/D | +30% |
| Disponibilidad del sistema | ~92% (tiempo de inactividad frecuente) | 99.5% | +7.5 pts |
| Tiempo de inactividad no planificado | 4–6 hrs/month | 0 hours | −100% |
| Consumo de energía | Línea base | Reducción del 20% | −20% |
| Soporte del fabricante | Fin de vida útil, sin soporte | Soporte completo OEM + SENTRADO | Cubierto |
Datos basados en informes de puesta en marcha del proyecto y mediciones operativas continuas. Nombre del cliente disponible bajo NDA.
Impacto en el resultado final
El sistema de automatización suministrado superó todos los objetivos de rendimiento especificados en el contrato, logrando una mayor producción, un menor consumo de energía y una mejora en la calidad del producto en comparación con la operación de la línea base. El cliente reportó un retorno total de la inversión dentro del período de recuperación proyectado y desde entonces ha contratado a SENTRADO para fases adicionales de expansión de la planta.
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