Las empresas industriales de hoy en día están moviendo más de sus operaciones de fabricación hacia la automatización y la robótica, con nuevas instalaciones y líneas de producción diseñadas para maximizar el espacio, así como para reducir el tiempo de producción y los costos de mano de obra. Para satisfacer esta demanda, la industria de calderas comerciales está respondiendo a miles de empresas que se están mudando a instalaciones más avanzadas técnicamente o realizando los cambios necesarios para introducir las tecnologías más nuevas en las plantas actuales.
Las calderas son un componente clave de cada sistema de calefacción que proporciona calor en todas las instalaciones de fabricación. Se estima que más de 60,000 calderas industriales existen en los Estados Unidos hoy en día y miles de ellas necesitan ser actualizadas. Esta necesidad combinada con la avalancha de aplicaciones de automatización y fabricación robótica indica que el futuro tiene muchas oportunidades para la industria de fabricación de calderas.
En este número de TODO BAJO CONTROL, hablaremos sobre los conceptos básicos de lo que son las calderas comerciales, cómo funcionan y cómo las nuevas tecnologías afectarán a la industria.
Calderas industriales hoy y mañana
Las calderas industriales son utilizadas por todas las industrias manufactureras, incluidas la automotriz, los principales electrodomésticos, alimentos y bebidas, petroquímica, energía, química y muchas más. Las oficinas comerciales y los edificios multifamiliares a menudo también usan calderas para la calefacción.
Hay dos tipos de calderas: una que produce agua caliente y otra que produce vapor, que luego se utiliza para llevar a cabo el proceso de calentamiento. El agua caliente o el vapor producido se transfiere a todas las áreas de la planta o instalación comercial a través de un sistema de tuberías diseñado a medida.
Para calentar el agua o producir el vapor, las calderas utilizan diferentes tipos de combustibles, incluidos fósiles y no fósiles, así como biomasa, que son materiales a base de carbono contenidos en organismos vivos. El agua o el vapor entran en los radiadores u otros componentes que luego dispersan el calor necesario para mantener cómodos los espacios interiores. El gas natural es el combustible más común utilizado en calderas comerciales. También hay otros tipos de calderas disponibles que queman fuel oil o usan bobinas de resistencia eléctrica para producir calefacción a partir de la electricidad.
Algunos estudios reportados indican que el mercado de calderas comerciales de los Estados Unidos está en camino de alcanzar más de $ 1.5 mil millones para 2024, y se espera que se expanda a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) de casi el 5.0% de 2021 a 2028. Se espera que el rápido movimiento hacia la automatización y la robótica en todo el sector manufacturero impulse este crecimiento en los mercados estadounidenses y globales.
Muchas calderas nuevas se diseñarán y fabricarán para satisfacer las necesidades de estas empresas que están trasladando las operaciones de fabricación a instalaciones más avanzadas técnicamente o haciendo los cambios necesarios para introducir las tecnologías más nuevas en las plantas actuales. Además, habrá miles de calderas actuales que también deberán reemplazarse o actualizarse con nueva tecnología.
Tendencias innovadoras de la industria de calderas
Durante la última década, una amplia variedad de tendencias innovadoras de la industria de calderas han surgido a un ritmo acelerado. A medida que aumenta la demanda de sistemas de bajo rendimiento de NOx (óxido de nitrógeno), unidades de mayor eficiencia y huella de carbono reducida, las empresas tienen acceso a los sistemas más avanzados y de vanguardia jamás diseñados con más innovaciones por venir.
Calderas de bajo NOx
Las nuevas regulaciones emergentes de bajo NOx están diseñadas para reducir los efectos nocivos de los gases de óxido de nitrógeno (NOx) en el medio ambiente. Estos gases reactivos altamente tóxicos se producen cuando el combustible se quema a altas temperaturas, como con calentadores de agua, calderas y hornos.
Debido a los efectos nocivos del NOx en el medio ambiente, un número creciente de fabricantes de calderas están trabajando para prepararse para las próximas regulaciones. Además de reducir las emisiones de NOx y monóxido de carbono, los beneficios de los quemadores con bajo contenido de NOx también incluyen una mayor eficiencia energética, una mejor calidad del producto, menores costos de mantenimiento y un mayor retorno de la inversión.
Solución de patines empaquetados
Una tendencia creciente en el calentamiento de procesos es la instalación de equipos de generación de vapor o agua caliente en el punto de uso. A diferencia del método de la planta central, un sistema de caldera más pequeño puede ofrecer la transferencia de energía necesaria justo en la ubicación del proceso. Estos sistemas más pequeños de vapor o agua caliente, a menudo denominados soluciones de patines empaquetados, son plantas de calderas autónomas.
Un patín de caldera empaquetado consiste en una caldera, o múltiples calderas, y los accesorios necesarios para completar la generación y distribución de vapor o agua caliente. Todo el equipo esencial se empaqueta en una base de patín común y se preinstala y se cablea durante el proceso de fabricación en las instalaciones del constructor, eliminando la necesidad de realizar estas tareas en la instalación.
Muchas veces, las tuberías de distribución largas en grandes instalaciones resultan en pérdida de energía debido a la caída de presión, así como a pérdidas de radiación y convección. El patín de caldera empaquetado autónomo minimiza o elimina estos largos requisitos de distribución y retorno de tuberías o bombeo.
Otra ventaja de un patín de caldera empaquetado es la capacidad de dimensionar el sistema de caldera para que coincida con cualquier carga de proceso específica. Muchas veces, la huella compacta permite que las plantas de calderas se ubiquen justo en el piso de la fábrica. Los propietarios de instalaciones pueden beneficiarse de la flexibilidad y la reducción de la inversión de capital proporcionada por los sistemas de calderas en el punto de uso.
Instalación de caldera plug-and-play
Las calderas comerciales ya no son de tamaño gigantesco y hechas de hierro fundido. Muchas de las unidades más delgadas, flexibles y pequeñas de hoy en día se pueden instalar y transportar con un esfuerzo mínimo. El mero tamaño compacto de las calderas de condensación actuales las hace más fáciles de instalar, pero muchos fabricantes están yendo un paso más allá para hacer que la instalación sea tan simple como plug-and-play. Características como los cabezales integrados de baja pérdida funcionan para agilizar la instalación al reducir significativamente el tiempo requerido para las tuberías del sistema.
Sistemas de purga
Hoy en día, la eficiencia de la caldera incluye discutir la calidad del agua, que también puede tener un impacto crítico en la vida útil del sistema hidrónico. Como resultado, los fabricantes están comenzando a centrarse más en soluciones empaquetadas que incluyen sistemas de purga que desperdician intencionalmente agua de una caldera para evitar la concentración de impurezas durante la evaporación continua del vapor. El agua es expulsada de la caldera con cierta fuerza por la presión del vapor dentro de la caldera.
Tratamiento de la calidad del agua
Los sistemas de tratamiento de ablandadores de agua eliminan la formación de incrustaciones en las tuberías de los equipos de proceso, así como en los sistemas de intercambio de calor. Estas soluciones también son una forma efectiva de reforzar la efectividad de los procesos de enjuague y limpieza. Las calderas más pequeñas tienen vías fluviales más estrechas y es más probable que se obstruyan o bloqueen con una combinación de incrustaciones y magnetita. Los bloqueos pueden afectar a los intercambiadores de calor y circuladores mientras se recubre la superficie interna de la tubería de hierro. Los constructores e instaladores están recurriendo a la adición de sistemas de tratamiento de ablandadores de agua como uno de los pasos tomados para proteger la salud del sistema al evitar la acumulación con el tiempo.
Internet industrial de las cosas
El Internet Industrial de las Cosas (IIoT) ha impactado prácticamente todas las industrias del mundo y la industria de las calderas no es una excepción. Muchas calderas ahora ofrecen algún tipo de capacidad Wi-Fi con la habilidad de controlar la unidad desde prácticamente cualquier lugar a través de una conexión a Internet. La industria de calderas puede esperar ver más progreso en esta área en los próximos años. Las empresas obtendrán cada vez más la capacidad de controlar y monitorear su caldera desde aplicaciones en sus dispositivos. Los fabricantes de calderas también han comenzado a utilizar el IIoT para investigar nuevos componentes para garantizar que los clientes tengan los sistemas más actualizados disponibles.
Monitoreo remoto
El monitoreo remoto brinda una oportunidad para que los usuarios tengan el control de su caldera las 24 horas del día, incluso si no están físicamente en el sitio. Esta tecnología ha evolucionado a lo largo de los años y hoy en día el monitoreo remoto se puede lograr utilizando cualquier dispositivo conectado a Internet. Con la implementación de módems basados en datos, muchas preocupaciones de ciberseguridad asociadas con los sistemas de gestión de calderas (BMS) que se conectan a través del servidor del cliente se han superado ampliamente.
Servicios informáticos en línea
- Platform as a Service (PaaS) es una categoría de servicios de computación en la nube que permite a las empresas aprovisionar, instanciar, ejecutar y administrar un paquete modular que comprende una plataforma informática y una o más aplicaciones. Esto se puede lograr sin la complejidad de construir y mantener la infraestructura típicamente asociada con el desarrollo y lanzamiento de la(s) aplicación(es), y para permitir a los desarrolladores crear, desarrollar y empaquetar dichos paquetes de software.
- Software as a Service (SaaS) es un modelo de distribución y licencia y entrega de software en el que el software se licencia por suscripción y se aloja de forma centralizada. SaaS a veces se conoce como "software bajo demanda". Un proveedor de servicios brinda a los clientes acceso a través de Internet a aplicaciones que son desarrolladas y propiedad del proveedor. Este servicio permite a cada usuario acceder a programas a través de Internet en lugar de tener que instalar el software en la computadora del usuario. El uso de SaaS brinda a los usuarios un mayor grado de control y conocimiento sobre su proyecto y da como resultado un sistema más eficiente y preciso.
Controles de máquinas eléctricas durante más de cuatro décadas
Estamos orgullosos de haber desempeñado un papel integral en la operación y el control de los diferentes tipos de sistemas de automatización y fabricación robótica para la industria de calderas comerciales.
Esperamos que se haya beneficiado de nuestro último número de TODO BAJO CONTROL y haya aprendido algo que quizás no haya sabido antes. En números futuros, le proporcionaremos información sobre las últimas tendencias y avances para una amplia variedad de industrias que dependen de los productos c3controls como parte integral de sus controles de máquina.
