Resumen ejecutivo: Una base de automatización estandarizada para el desempeño de la energía hidroeléctrica a largo plazo
Una gran empresa de servicios generales con sede en Estados Unidos está ejecutando una modernización de varios años de su flota hidroeléctrica para enfrentar problemas de envejecimiento de la infraestructura, la fragmentación de los sistemas de control heredados y la creciente complejidad operativa. Con más de cien unidades generadoras, algunas en servicio desde hace más de un siglo, la empresa de servicios generales necesitaba una estrategia de automatización escalable que pudiera brindar mayor confianza, apoyar la transición de la fuerza laboral y garantizar la viabilidad de los activos a largo plazo sin poner en riesgo los requisitos específicos de la empresa.
Al estandarizar la plataforma de automatización Ovation™ de Emerson, la empresa de servicios generales estableció una arquitectura unificada de datos y control que admite operaciones consistentes, una mayor visibilidad de los equipos y una ciberseguridad potenciada en toda su flota hidroeléctrica. Este proyecto de modernización permite operaciones remotas, la coordinación entre plantas, el mantenimiento predictivo y la simulación avanzada, además de simplificar la capacitación y el mantenimiento. Las implementaciones completadas hasta la fecha demuestran cómo una base de automatización estandarizada puede mejorar la disponibilidad de las unidades, acelerar la resolución de problemas y posicionar los activos hidroeléctricos obsoletos para satisfacer las futuras demandas operativas y de la red.
Resultados: mejoras operativas medibles gracias a la estandarización de toda la flota
- Establece una base de automatización estandarizada que respalda la optimización de la gestión de ríos, la automatización de la operación remota y la monitorización de estado unificado
- Reduce los costes de diseño, simplifica la capacitación y permite un etiquetado uniforme de los equipos en todas las plantas
- La base de automatización estandarizada asiste en la transición de la fuerza laboral al mejorar su movilidad y simplificar la capacitación
- Aumenta la disponibilidad de la unidad gracias a una mayor fiabilidad del equipo y un tiempo de respuesta acelerado para la resolución de problemas
- Respalda el cumplimiento normativo de ciberseguridad tanto en el presente como en el futuro
- Las herramientas de simulación identifican y resuelven proactivamente posibles problemas antes de que afecten a las operaciones
- Completó 13 unidades hasta la fecha y aplicará la experiencia adquirida a futuras implementaciones
Aplicación
Modernización de la automatización hidroeléctrica en toda la flota
Cliente
Gran empresa de servicios generales eléctricos con sede en Estados Unidos
El desafío: Infraestructura obsoleta y controles fragmentados en una gran flota hidroeléctrica
Un gran proveedor de energía estadounidense se enfrentó al desafío de modernizar su flota hidroeléctrica envejecida, que incluye más de cien unidades generadoras, algunas de ellas con más de un siglo de antigüedad. Las actualizaciones anteriores se realizaban de forma fragmentada, lo que daba como resultado un sistema fragmentado con automatización limitada y disponibilidad de datos inconsistente. La falta de estandarización generó ineficiencias operativas, mayores demandas de mantenimiento y problemas de fiabilidad. Para lograr 80 años más de operación fiable, el productor de energía necesitaba una estrategia de automatización escalable y estandarizada que aportara coherencia, mejorara el acceso a los datos, fortaleciera su postura de ciberseguridad y optimizara el desempeño general de la flota.
La solución: Automatización unificada Ovation que permite la modernización escalable de la flota
El proveedor de energía se asoció con Emerson para implementar una estrategia de automatización como parte de un programa de modernización integral de miles de millones de dólares, que incluía reemplazos de turbinas, rebobinado de generadores, actualizaciones de excitación y nuevas unidades de potencia hidráulica en toda su flota hidroeléctrica.
El elemento principal de la solución de automatización fue la plataforma unificada de automatización Ovation de Emerson, que reemplazó los sistemas obsoletos y fragmentados. Esta arquitectura de control estandarizada se adapta a los requisitos específicos de cada instalación y, al mismo tiempo, mantiene la consistencia en todas las unidades.
La plataforma Ovation controla y monitoriza lo siguiente:
- Operaciones de la unidad, incluidas el regulador, el aceite lubricante, la elevación alta, la aireación, el agua de enfriamiento y el frenado
- Operaciones de equilibrio de planta para sistemas de aire/agua de servicio, armario de control eléctrico, sumidero, desagüe, nivel de lago/estanque, compuerta de aliviadero, compuerta de toma y válvula de entrada
- Integración de los sistemas de excitación, protección eléctrica, gestión energética, estación meteorológica e historial de datos empresariales
- Coordinación interplanta de operaciones remotas, gestión y optimización de ríos
La implementación de una solución de automatización avanzada permite acceder a la monitorización en tiempo real, al mantenimiento predictivo y a la recopilación centralizada de datos. Este enfoque no solo agiliza la gestión de la planta y hace posibles las operaciones remotas y la coordinación entre plantas, sino que también sienta las bases para lograr actualizaciones escalables, menores costes de mantenimiento, mayor fiabilidad de los activos y una mejor toma de decisiones gracias a una mayor visibilidad de los datos.
Los componentes clave de la solución de Emerson fueron los siguientes:
- Plataforma de automatización estandarizada: el sistema de control Ovation de Emerson proporciona una lógica de control consistente, una HMI de alto rendimiento y la integración con sistemas de terceros.
- Operaciones basadas en datos: la solución Ovation de Emerson permite la monitorización centralizada a través de un centro de monitorización y diagnóstico que opera las 24 horas del día, los 7 días de la semana, con los datos de la nueva instrumentación de Emerson Rosemount (nivel, presión, caudal, posición, temperatura).
- Monitorización y protección contra vibraciones integradas: el monitor de estado de la maquinaria Ovation permite detectar a tiempo problemas mecánicos y evitar fallos costosos en los equipos.
- Paquete de ciberseguridad: el sistema de control Ovation certificado por DHS de Emerson proporciona antivirus, gestión de parches y automatización del cumplimiento normativo.
- Enfoque de gestión del programa: un equipo exclusivo coordinó la ejecución en todas las ubicaciones para garantizar la alineación, la participación de las partes interesadas y la capacidad de adaptación a las limitaciones específicas de cada instalación.
Más allá de estos componentes centrales, Emerson también abordó la compleja modernización de la unidad de potencia hidráulica (HPU) con un enfoque personalizado que equilibró la estandarización con las necesidades específicas de cada instalación.
Frente a casi 30 configuraciones diferentes, Emerson utilizó un enfoque de diseño de configuración a pedido que incluyó la selección de familias comunes de componentes, como sumideros, motores, bombas, válvulas y acumuladores, que pueden combinarse para garantizar que cada instalación tenga el tamaño correcto y, al mismo tiempo, mantenga un esquema hidráulico consistente. Se agregó instrumentación adicional para monitorizar las presiones de apertura y cierre de la compuerta, la temperatura y el nivel del sumidero y el nivel del acumulador.
La solución integral de Emerson también abordó los desafíos y las prioridades estratégicas identificados en el plan a largo plazo del productor de energía, incluidas la flexibilidad de los cronogramas, las transiciones de la fuerza laboral y la obsolescencia de componentes. La plataforma integrada de Ovation permite a la empresa de servicios generales equilibrar la innovación con la estandarización, gracias a las aplicaciones avanzadas y la simulación que respaldan la capacitación y el desarrollo de la fuerza laboral a largo plazo. Es importante destacar que la base de automatización estandarizada posiciona a la empresa de servicios generales para adoptar futuras innovaciones, como el análisis asistido por IA y la optimización predictiva, lo que garantiza la capacidad de adaptación a largo plazo y mejora el desempeño.
Por qué es importante: preparación de la energía hidroeléctrica antigua para el futuro mediante la automatización estandarizada
Para los operadores hidroeléctricos que gestionan flotas grandes y de larga duración, las estrategias de modernización deben equilibrar la estandarización con la flexibilidad y, al mismo tiempo, garantizar la fiabilidad, la capacidad de mantenimiento y la adaptabilidad a largo plazo. Este proyecto demuestra cómo una plataforma de automatización unificada puede transformar sistemas fragmentados y obsoletos en una base cohesiva y basada en datos que permite operaciones consistentes en distintas ubicaciones.
Al mejorar la visibilidad de los equipos, facilitar operaciones remotas y coordinadas, e incorporar la ciberseguridad y la simulación en la arquitectura de control, la empresa de servicios generales fortaleció la disponibilidad de la unidad y redujo la complejidad operativa. El enfoque de automatización estandarizado también facilita las transiciones de la fuerza laboral y la modernización continua al simplificar la capacitación y al permitir actualizaciones escalables. Juntas, estas capacidades permiten que los activos hidroeléctricos obsoletos sigan siendo resistentes, eficientes y adaptables a medida que evolucionan las demandas de la red y los requisitos operativos.
“La decisión de pasar a un sistema de control distribuido (en lugar de utilizar PLC) se basó en la visibilidad y el análisis de datos. La tecnología Ovation es una solución integral que incluye gráficos, lógica, alarmas e historial; todo está integrado en una sola plataforma. Apenas estamos comenzando a desbloquear las oportunidades en la plataforma de automatización Ovation™”.
- Ingeniero principal de empresa de servicios generales de EE. UU.
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