Automatización del procesamiento de semillas oleaginosas de 5.000 T/d de COFCO | SENTRADO
Un caso de estudio detallado de la solución de automatización industrial de SENTRADO que ofrece resultados medibles para las operaciones de procesamiento de alimentos en Indonesia.
Contexto y objetivos del proyecto
COFCO Corporation, la mayor empresa de procesamiento de alimentos, fabricante y comerciante de China, contrató a SENTRADO para proporcionar la automatización integrada de una planta de pretratamiento y extracción de semillas oleaginosas de 5,000 toneladas por día, combinada con una línea de refinado de 1,000 toneladas por día en sus instalaciones en Indonesia. El proyecto apoyó la expansión estratégica de COFCO en los mercados de aceite de palma y soja del sudeste asiático, requiriendo un sistema que pudiera cumplir tanto con los estándares empresariales chinos como con los requisitos regulatorios indonesios.
El alcance de la automatización abarcó la cadena de producción completa, desde la recepción de semillas crudas, limpieza, descascarillado, acondicionamiento, laminado y prensado, hasta la extracción por disolventes, desolventización de la harina, desgomado del aceite crudo, neutralización, blanqueo, desodorización y almacenamiento del aceite terminado. El cliente también requirió un historiador de datos de producción y un sistema de informes que pudiera alimentar el sistema de ejecución de manufactura (MES) a nivel empresarial de COFCO en su sede en Pekín.
La solución de SENTRADO se construyó en torno a una arquitectura de alta disponibilidad con redundancia Siemens S7-400 SMART+, garantizando que un solo fallo del controlador o de la red no interrumpiría el proceso de extracción continua, un requisito crítico tanto por razones económicas como de seguridad en las operaciones de extracción basadas en disolventes.
Problemas que tuvimos que resolver
1. Control integrado de múltiples procesos
La planta combina un pretratamiento y extracción de 5,000 T/D con un refinado de 1,000 T/D: dos operaciones con diferentes dinámicas, requisitos de seguridad y objetivos de optimización que, no obstante, deben coordinar sin problemas las tasas de producción y las transferencias de material.
2. Trazabilidad de la seguridad alimentaria
El sistema de gestión de seguridad alimentaria global de COFCO requiere una genealogía de lotes completa, desde la entrada de materias primas hasta el envío del aceite refinado. Cada parámetro —temperatura, presión, flujo, adición de productos químicos— debe registrarse y ser atribuible a lotes de producción específicos para fines de auditoría.
3. Seguridad con disolventes
La extracción con disolvente de hexano requiere estrictos controles de seguridad, que incluyen detección de gas, alivio de emergencia, purgado con gas inerte e instrumentación antideflagrante. El sistema de automatización debe cumplir con los niveles de integridad de seguridad clasificados por SIL e integrarse con el sistema de detección de incendios y gases de la planta.
4. Integración MES
El MES empresarial de COFCO en Pekín requería datos de producción en tiempo real de la planta de Indonesia a través de OPC UA, incluyendo el volumen de producción, el rendimiento, el consumo de energía, los parámetros de calidad y el estado del equipo, lo que exigía una ciberseguridad robusta para la transferencia transfronteriza de datos.
5. Humedad tropical y corrosión
El clima ecuatorial de Indonesia, con alta humedad y aire salino (la planta está ubicada cerca de un puerto), requería hardware resistente a la corrosión, placas de circuitos con recubrimiento conformado y armarios climatizados para evitar la condensación y el fallo prematuro de los equipos.
Nuestro enfoque y arquitectura del sistema
SENTRADO implementó una plataforma unificada de SCADA y control basada en controladores redundantes Siemens S7-400 SMART+, con E/S distribuidas ET 200PA en todas las áreas de proceso. La arquitectura de redundancia SMART+ proporciona una conmutación automática de CPU con datos sincronizados, garantizando una transferencia sin perturbaciones ante cualquier fallo de un único controlador. La red PROFINET utiliza una topología de anillo redundante con segmentos de fibra óptica entre las áreas de proceso, proporcionando tanto tolerancia a fallos como aislamiento eléctrico.
El sistema integrado de gestión de alarmas categoriza más de 2.000 alarmas por prioridad, área y consecuencia, con archivado de alarmas, supresión de avalanchas de alarmas y guía de respuesta automatizada para condiciones críticas. El sistema instrumentado de seguridad (SIS) opera de forma independiente del sistema de control básico de proceso (BPCS), con controladores de seguridad dedicados que gestionan el paro de emergencia (ESD), la detección de fuego y gas (F&G) y los sistemas de supresión de explosiones. Todos los dispositivos de campo relacionados con la seguridad están clasificados según SIL y se someten a pruebas de verificación durante el mantenimiento programado.
El historiador de datos de producción recopila más de 5.000 variables de proceso con una resolución de un segundo, reteniendo los datos durante tres años en servidores locales con replicación automática en la nube empresarial de COFCO. Un servidor OPC UA con conexiones cifradas y autenticadas proporciona la interfaz para el MES. La ejecución automatizada de recetas gestiona la secuencia de producción completa, desde la selección de semillas hasta la certificación de calidad del aceite refinado, generando registros de lotes electrónicos que satisfacen tanto los requisitos de HACCP como los de auditoría de seguridad alimentaria de Indonesia.
Aspectos destacados de la arquitectura del sistema
- Controladores redundantes Siemens S7-400 SMART+ con conmutación sin perturbaciones
- E/S distribuidas ET 200PA con recubrimiento conformado para protección tropical
- SIS independiente con controladores de seguridad clasificados según SIL para ESD y F&G
- Gestión integrada de alarmas con más de 2.000 alarmas priorizadas
- Historiador de datos de producción con retención de 3 años y replicación en la nube
- Interfaz cifrada OPC UA para el MES empresarial de COFCO en Pekín
- Ejecución automatizada de recetas con registros de lote electrónicos
- Red en anillo de fibra óptica redundante PROFINET
Parámetros del sistema y configuración
| Sistema de control | Siemens S7-400 SMART+ (redundante) |
| Controladores | 2 × pares de CPU S7-400 SMART+ |
| Controladores de seguridad | 1 × S7-400F (con clasificación SIL 2) |
| Total de puntos de E/S | 2,600+ (AI: 380, AO: 120, DI: 1,500, DO: 600) |
| Protocolo de comunicación | PROFINET / PROFIBUS DP / OPC UA / Modbus |
| HMI / SCADA | WinCC OA — 4 OS + 1 EWS + servidor web |
| Armarios de control | 10 × IP54 con calefactores anticondensación |
| Integridad de seguridad | SIL 2 para funciones SIS |
| Historiador | Más de 5.000 variables, retención de 3 años, copia de seguridad en la nube |
| Rango de potencia | 400V trifásico, 50Hz + UPS |
| Sistema de recetas | Ejecución automática por lotes para más de 15 productos |
| Red | Anillo PROFINET de fibra óptica redundante |
Componentes clave y hardware
Siemens S7-400 SMART+
6ES7410-5HX08-0AB0
Par de controladores redundantes
CPU de seguridad S7-400F
6ES7416-3FS06-0AB0
Controlador de seguridad con certificación SIL
ET 200PA I/O
6ES7650-0PH00-0AB0
I/O remoto con recubrimiento conformal
WinCC OA SCADA
6AV6371-1DN07-0AX0
Plataforma de operaciones unificada
SCALANCE X307-3
6GK5307-3BL10-2AA3
Conmutador PROFINET de capa 3
SITRANS FUS380
7ME3570-1AA30-0AA0
Caudalímetro ultrasónico para líneas de disolventes
Relé de seguridad SIRIUS
3SK1211-1BB40
Relé de seguridad para circuitos ESD
Rittal AX Inoxidable
AX 1318.000
Carcasa resistente a la corrosión
Fases del proyecto
Ingeniería y diseño
8 semanasFilosofía de control, diseño SIS, arquitectura de red
Fabricación de paneles
6 semanas10 armarios con protección tropical
Desarrollo de software
10 semanasBPCS, SIS, historiador, interfaz MES
FAT
2 semanasPruebas integradas incluyendo la verificación de la lógica de seguridad
Envío a Indonesia
4 semanasTransporte marítimo a Surabaya, transporte terrestre
Instalación y puesta en marcha
8 semanasCableado de campo, comprobaciones de lazos, puesta en marcha en húmedo
SAT y prueba de rendimiento
3 semanasPrueba de producción, verificación de rendimiento, prueba de demostración del SIS
Formación y entrega
2 semanasFormación para operadores y mantenimiento
Resultados medibles
Datos de rendimiento verificados tras la puesta en marcha del sistema y su operación continuada.
Mejora de la eficiencia de extracción y refinado
Genealogía completa de lotes para auditorías
Cero incidentes de seguridad registrables desde la puesta en marcha
Rendimiento de redundancia SMART+
Antes vs. Después: Comparación cuantificada
| Métrica | Antes | Después | Variación |
|---|---|---|---|
| Rendimiento de aceite | Tasa de extracción de referencia | Incremento del 25% en el rendimiento | +25% |
| Trazabilidad por lotes | Basado en papel, deficiencias en las auditorías | Genealogía 100% digital | Auditoría completa |
| Incidentes de seguridad | Eventos registrables/año | 0 desde la puesta en marcha | −100% |
| Disponibilidad del sistema | ~96% (controlador único) | 99.6% (redundancia SMART+) | +3.6 pts |
| Tiempo de cambio de receta | 2–3 horas | Menos de 30 minutos | −85% |
Datos basados en los informes de puesta en marcha del proyecto y las mediciones operativas continuadas. El nombre del cliente está disponible bajo un acuerdo de confidencialidad.
Impacto en el resultado final
El sistema de automatización suministrado superó todos los objetivos de rendimiento especificados en el contrato, logrando una mayor productividad, un menor consumo energético y una mejora en la calidad del producto en comparación con la operación base. El cliente confirmó la recuperación total de la inversión dentro del plazo de amortización previsto y, desde entonces, ha contratado a SENTRADO para fases adicionales de expansión de la planta.
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