Por qué la sostenibilidad se ha convertido en una prioridad empresarial para los fabricantes

La sostenibilidad ha evolucionado mucho más allá del cumplimiento de la normativa ambiental. Hoy influye en la estrategia corporativa, la eficiencia operativa, la confianza de los inversores, la gestión de la cadena de suministro y la rentabilidad a largo plazo. Los fabricantes afrontan una presión cada vez mayor por parte de los gobiernos, los clientes, los inversores y los organismos reguladores para reducir las emisiones sin dejar de mantener la productividad y la competitividad.

Durante la última década, las organizaciones industriales han invertido miles de millones de dólares en programas de sostenibilidad. Muchas empresas han anunciado objetivos de neutralidad de carbono, iniciativas de energías renovables y compromisos ambientales. Sin embargo, alcanzar estas metas requiere mucho más que comprar compensaciones de carbono o instalar sistemas de energías renovables.

Las mejoras reales en sostenibilidad se producen dentro de las instalaciones de fabricación. Se logran mediante mejores decisiones operativas, una mayor fiabilidad de los activos, la optimización de los procesos de producción y un uso inteligente de la tecnología industrial.

Para los fabricantes, la sostenibilidad es, en última instancia, un desafío de eficiencia. Cada kilovatio-hora desperdiciado, cada parada innecesaria de una máquina, cada ciclo de proceso ineficiente y cada fallo de un equipo contribuyen a aumentar los costos operativos y el impacto ambiental.

Las organizaciones que más avances logran son aquellas que consideran la sostenibilidad una estrategia operativa, en lugar de una obligación ambiental.

Figura 1. Los fabricantes afrontan una presión cada vez mayor para mejorar la sostenibilidad y, al mismo tiempo, mantener el rendimiento operativo.

El costo oculto de la infraestructura industrial obsoleta

Uno de los mayores obstáculos para la fabricación sostenible es la infraestructura heredada. En los sectores de generación eléctrica, petróleo y gas, tratamiento de aguas, procesamiento químico, minería y fabricación en general, las instalaciones siguen operando equipos que se instalaron hace décadas.

Muchos de estos sistemas siguen siendo fiables. Sin embargo, fueron diseñados en una época en la que la eficiencia energética, la reducción de las emisiones de carbono y la optimización digital recibían mucha menos atención que en la actualidad.

Los equipos heredados suelen carecer de:

• Capacidades de monitoreo energético en tiempo real
• Diagnósticos avanzados
• Funcionalidad de mantenimiento predictivo
• Protocolos de comunicación modernos
• Herramientas integradas para la elaboración de informes de sostenibilidad

Reemplazar una instalación completa rara vez es práctico. Los proyectos de modernización a gran escala requieren una inversión de capital significativa y pueden introducir riesgos operativos que los fabricantes no pueden permitirse.

En su lugar, muchas organizaciones adoptan estrategias de modernización específicas que prolongan la vida útil de los activos existentes y mejoran la eficiencia. Los sistemas PLC y PAC modernos permiten a las instalaciones mejorar la visibilidad, los diagnósticos y el control de procesos sin tener que sustituir completamente la planta.

Las organizaciones industriales combinan con frecuencia activos heredados con plataformas de automatización modernas para crear un entorno operativo más sostenible y preservar las inversiones existentes.

Comprender las emisiones de Alcance 1, Alcance 2 y Alcance 3

Muchas iniciativas de sostenibilidad fracasan porque las organizaciones se centran en objetivos ambientales generales sin comprender las fuentes específicas de las emisiones.

Los programas de sostenibilidad industrial generalmente evalúan las emisiones en tres categorías.

Las emisiones de Alcance 1 se originan en fuentes propiedad de la empresa, como calderas, turbinas, calentadores de procesos, hornos y vehículos industriales.

Las emisiones de Alcance 2 son consecuencia de la electricidad, el vapor y los servicios de calefacción y refrigeración adquiridos.

Las emisiones de Alcance 3 incluyen las actividades que tienen lugar en toda la cadena de suministro ampliada, como la producción de materias primas, el transporte, la logística, la distribución, el uso de los productos y su eliminación.

Para muchos fabricantes, las emisiones de Alcance 3 representan el mayor impacto ambiental. Sin embargo, las emisiones de Alcance 1 y Alcance 2 suelen ofrecer las oportunidades más inmediatas de mejora operativa.

Reducir estas emisiones requiere datos operativos precisos, una supervisión fiable de los procesos y estrategias de control inteligentes.

Aquí es donde la automatización industrial se convierte en un factor clave para la sostenibilidad.

Por qué la visibilidad de los datos es la base de la sostenibilidad

No se puede mejorar lo que no se puede medir.

Aunque este principio se entiende ampliamente, muchas instalaciones todavía operan con entornos de datos fragmentados. La información energética existe en un sistema. Los registros de mantenimiento existen en otro. Las métricas de producción se almacenan en otro lugar. Los datos ambientales suelen permanecer desconectados de los sistemas operativos.

Esta fragmentación limita la toma de decisiones.

Por ejemplo, el aumento del consumo de energía puede deberse al deterioro de los equipos, ineficiencias del proceso, cambios en la producción, condiciones ambientales o prácticas de los operadores. Sin una visibilidad integrada, identificar las causas raíz se vuelve extremadamente difícil.

Las organizaciones implementan cada vez más sistemas de control DCS modernos y arquitecturas de automatización integradas para consolidar los datos operativos y respaldar las iniciativas de sostenibilidad.

Cuando el consumo de energía, el estado de los equipos, el rendimiento de la producción y la información de mantenimiento están disponibles mediante una plataforma unificada, las organizaciones adquieren la capacidad de tomar decisiones informadas que mejoran tanto la eficiencia operativa como el desempeño ambiental.

Los sistemas de gestión energética se han vuelto esenciales para la fabricación sostenible

Los costos de la energía siguen representando uno de los mayores gastos operativos de las instalaciones industriales. A medida que aumentan los precios de la electricidad y se vuelven más estrictas las normativas ambientales, los fabricantes enfrentan una presión creciente para reducir el consumo mientras mantienen el nivel de producción.

Lamentablemente, muchas instalaciones aún carecen de una visibilidad detallada de dónde se consume la energía.

Las facturas de servicios públicos proporcionan totales mensuales, pero rara vez revelan qué líneas de producción, motores, bombas, compresores o unidades de proceso contribuyen más al consumo total.

Los sistemas de gestión energética (EMS) ayudan a abordar este desafío mediante la supervisión y el análisis continuos del consumo energético de toda la instalación.

Las plataformas modernas de gestión energética recopilan información de los sistemas de distribución eléctrica, los variadores de frecuencia, los equipos de proceso, los controladores industriales y los dispositivos de supervisión de toda la planta.

Esta visibilidad permite a los fabricantes identificar ineficiencias que, de otro modo, podrían permanecer ocultas.

Entre los hallazgos más comunes se incluyen:

• Motores sobredimensionados que funcionan por debajo de su eficiencia óptima
• Fugas de aire comprimido
• Lazos de control mal ajustados
• Funcionamiento excesivo de equipos en espera
• Problemas de calidad de la energía
• Secuencias de proceso ineficientes

Una vez identificados, estos problemas suelen poder corregirse con inversiones relativamente modestas y generar ahorros de energía cuantificables.

Muchas organizaciones logran reducciones sustanciales en el consumo de electricidad mediante tecnologías avanzadas de variadores disponibles en las soluciones de variadores y control de movimiento.

Los variadores de frecuencia permiten que los motores funcionen de acuerdo con los requisitos reales del proceso, en lugar de operar continuamente a máxima velocidad. Dado que los motores eléctricos representan un porcentaje significativo del consumo energético industrial, incluso mejoras modestas en la eficiencia pueden generar importantes beneficios de sostenibilidad.

Por qué la optimización de procesos suele ofrecer resultados más rápidos que el reemplazo de equipos

Muchos programas de sostenibilidad se centran principalmente en reemplazar equipos. Aunque los proyectos de modernización ciertamente ofrecen beneficios, la optimización de procesos suele proporcionar mejoras más rápidas y rentables.

Los sistemas de producción rara vez funcionan con la máxima eficiencia durante todo su ciclo de vida.

Con el tiempo, los parámetros de control cambian, los equipos se degradan, los requisitos de producción evolucionan y los procedimientos operativos se alejan de las condiciones de diseño originales.

Estos cambios introducen ineficiencias que aumentan el consumo de energía, reducen el rendimiento y generan residuos adicionales.

Las estrategias avanzadas de control de procesos ayudan a los fabricantes a optimizar continuamente las operaciones al mantener condiciones operativas estables y minimizar la variabilidad del proceso.

La reducción de la variabilidad ofrece varias ventajas en materia de sostenibilidad.

• Menor consumo de energía
• Menor desperdicio de materias primas
• Mejor calidad del producto
• Menos retrabajo
• Mayor utilización de los equipos
• Menores necesidades de mantenimiento

Las industrias de procesos modernas dependen cada vez más de plataformas como Yokogawa CENTUM VP, Emerson DeltaV y Honeywell Experion PKS para mejorar la eficiencia de los procesos y respaldar los objetivos ambientales.

Las iniciativas de sostenibilidad más exitosas suelen centrarse en la optimización antes que en la sustitución, maximizando el valor de los activos existentes y reduciendo al mismo tiempo el impacto ambiental.

El mantenimiento predictivo es una estrategia de sostenibilidad poco valorada

Cuando se abordan cuestiones de sostenibilidad, temas como las energías renovables, la elaboración de informes sobre el carbono y la reducción de emisiones suelen dominar la conversación. Sin embargo, la fiabilidad de los equipos puede ser uno de los factores que más se pasan por alto en el desempeño en materia de sostenibilidad.

Las máquinas que funcionan en condiciones degradadas consumen más energía.

Los rodamientos desgastados aumentan la fricción. La desalineación genera pérdidas mecánicas. El desequilibrio del rotor introduce vibraciones. Los intercambiadores de calor obstruidos reducen la eficiencia térmica. Las bombas y los compresores dañados requieren potencia adicional para mantener los requisitos de producción.

Estas ineficiencias se acumulan con el tiempo y aumentan directamente las emisiones de carbono.

El mantenimiento predictivo ayuda a las organizaciones a identificar estos problemas antes de que se conviertan en problemas importantes.

A diferencia de las estrategias de mantenimiento tradicionales, que se basan en programas fijos, el mantenimiento predictivo evalúa el estado real de los equipos.

Las tecnologías avanzadas de supervisión analizan continuamente:

• Niveles de vibración
• Estado de los rodamientos
• Desplazamiento del eje
• Calidad de la lubricación
• Tendencias de temperatura
• Rendimiento del motor
• Estabilidad de la máquina

Las instalaciones que implementan programas de mantenimiento predictivo suelen implementar soluciones de plataformas de supervisión de maquinaria para mejorar tanto la fiabilidad como el desempeño en materia de sostenibilidad.

Figura 2. Las tecnologías de mantenimiento predictivo reducen los residuos, mejoran la fiabilidad y respaldan los objetivos de sostenibilidad a largo plazo.

La monitorización de maquinaria reduce tanto el riesgo como el impacto ambiental

Los equipos rotativos siguen siendo fundamentales en muchas operaciones industriales.

Las turbinas de gas, las turbinas de vapor, los generadores, los compresores, las bombas y los motores grandes consumen cantidades significativas de energía. Su estado afecta directamente tanto a la eficiencia operativa como al desempeño ambiental.

Incluso los problemas mecánicos menores pueden provocar aumentos medibles del consumo de energía.

Una turbina que funciona por debajo de su eficiencia máxima puede consumir considerablemente más combustible durante su vida operativa. Del mismo modo, los problemas relacionados con las vibraciones pueden reducir la vida útil de los equipos, al tiempo que aumentan las necesidades de mantenimiento y el riesgo operativo.

La monitorización continua permite a las organizaciones identificar estos problemas antes de que se agraven.

Soluciones como Bently Nevada, Emerson CSI 6500 y otras plataformas avanzadas de monitorización de condiciones proporcionan una visibilidad crítica del estado de los equipos.

Al mejorar el rendimiento de los activos, los fabricantes reducen el consumo innecesario de energía, prolongan la vida útil de los equipos y minimizan los residuos.

Las redes industriales permiten tomar decisiones de sostenibilidad más inteligentes

Las mejoras en sostenibilidad dependen del flujo de información.

Si los datos no pueden circular eficientemente entre los dispositivos de campo, los controladores, los historiadores y los sistemas empresariales, las organizaciones pierden valiosas oportunidades de optimización.

Por lo tanto, la infraestructura de comunicación industrial se ha convertido en un componente esencial de los programas modernos de sostenibilidad.

Las operaciones conectadas permiten a los ingenieros correlacionar el consumo de energía, la producción, el rendimiento del mantenimiento, las condiciones ambientales y el estado de los equipos.

Esta perspectiva integrada permite a las organizaciones identificar relaciones que, de otro modo, permanecerían invisibles.

Por ejemplo, el aumento del consumo de energía puede estar relacionado con un menor rendimiento de los equipos. Los problemas de calidad de producción pueden coincidir con la variabilidad del proceso. Los registros de mantenimiento pueden revelar patrones que expliquen un uso inesperado de recursos.

Las organizaciones que invierten en transformación digital modernizan cada vez más la infraestructura de red junto con los sistemas de automatización para respaldar objetivos de sostenibilidad a largo plazo.

Las redes de comunicación industrial confiables ayudan a garantizar que las decisiones de sostenibilidad se basen en datos operativos precisos en lugar de suposiciones.

Cómo la inteligencia artificial está transformando la sostenibilidad industrial

La inteligencia artificial se está convirtiendo rápidamente en una de las tecnologías más influyentes en la sostenibilidad industrial. Mientras que los primeros programas de sostenibilidad dependían en gran medida de la generación manual de informes y el análisis histórico, los sistemas modernos de IA permiten a los fabricantes identificar ineficiencias y oportunidades de optimización en tiempo real.

Las estrategias tradicionales de gestión energética suelen centrarse en comprender lo que ocurrió ayer, la semana pasada o el mes pasado. La inteligencia artificial desplaza el enfoque hacia la predicción de lo que ocurrirá a continuación.

Esta capacidad predictiva crea ventajas significativas para las organizaciones industriales.

Las plataformas de análisis basadas en IA pueden analizar continuamente enormes cantidades de datos operativos generados por equipos de producción, sistemas de control, sensores, registros de mantenimiento y aplicaciones empresariales.

Al identificar patrones ocultos, estos sistemas ayudan a los fabricantes a optimizar las operaciones de formas que serían imposibles únicamente mediante el análisis manual.

Entre las aplicaciones comunes de la IA se incluyen:

• Pronóstico predictivo del consumo de energía
• Optimización de la programación de la producción
• Detección de anomalías
• Predicción de fallos de los equipos
• Optimización de la calidad
• Análisis de la eficiencia de la cadena de suministro
• Optimización del desempeño de los procesos

Por ejemplo, los sistemas de IA pueden identificar variaciones sutiles en los procesos que contribuyen a un mayor consumo de energía. Luego, los ingenieros pueden implementar medidas correctivas antes de que esas ineficiencias afecten significativamente los costos operativos o el desempeño ambiental.

A medida que las instalaciones industriales siguen generando mayores volúmenes de datos operativos, la inteligencia artificial desempeñará un papel cada vez más importante en las iniciativas de sostenibilidad.

Los gemelos digitales están creando nuevas oportunidades para mejorar la sostenibilidad

La tecnología de los gemelos digitales representa otro avance importante en la fabricación sostenible.

Un gemelo digital es una representación virtual de un activo, proceso o instalación física. Al recibir continuamente datos de las operaciones del mundo real, el gemelo digital refleja con precisión las condiciones operativas actuales.

Esto permite a los ingenieros evaluar diferentes escenarios sin introducir riesgos en los sistemas de producción.

Los fabricantes pueden simular cambios en los procesos, probar estrategias de optimización, evaluar programas de mantenimiento y analizar patrones de consumo de energía antes de implementar cambios en el mundo real.

Los gemelos digitales respaldan los esfuerzos de sostenibilidad al ayudar a las organizaciones a:

• Reducir el consumo de energía
• Mejorar la utilización de los activos
• Optimizar las estrategias de mantenimiento
• Reducir la generación de residuos
• Aumentar la eficiencia de la producción
• Mejorar la planificación operativa

A medida que la capacidad de cómputo sigue mejorando, los gemelos digitales son cada vez más accesibles en una amplia variedad de industrias.

Las instalaciones que integran tecnologías de automatización avanzadas con herramientas de ingeniería digital a menudo pueden identificar oportunidades de sostenibilidad que permanecen ocultas en los entornos operativos tradicionales.

Los beneficios de sostenibilidad de prolongar los ciclos de vida de los activos

Una de las estrategias de sostenibilidad más ignoradas consiste en prolongar la vida útil de los activos industriales existentes.

Muchas organizaciones suponen que sustituir equipos antiguos produce automáticamente beneficios ambientales. Aunque los equipos modernos suelen ser más eficientes, los proyectos de sustitución también generan costos ambientales.

La fabricación de nuevos equipos requiere materias primas, transporte, consumo de energía y extensas actividades de la cadena de suministro.

En muchas situaciones, mantener y modernizar los activos existentes puede ofrecer una alternativa más sostenible.

Este principio es especialmente importante en entornos de automatización industrial.

Miles de instalaciones continúan operando sistemas de control probados que siguen siendo críticos para la producción. Algunos ejemplos son:

• Allen-Bradley PLC-5
• Allen-Bradley SLC 500
• GE Series 90-30 y 90-70
• Honeywell TDC 3000
• ABB Bailey Infi 90
• Siemens SIMATIC S5

Aunque es posible que estos sistemas ya no estén en producción activa, continúan respaldando operaciones industriales críticas en todo el mundo.

Los programas de modernización estratégica a menudo permiten a las organizaciones mejorar la eficiencia y prolongar la vida operativa de los activos existentes.

Este enfoque reduce los residuos electrónicos, disminuye las necesidades de gasto de capital, minimiza las interrupciones operativas y respalda simultáneamente los objetivos de sostenibilidad.

Por ello, muchos fabricantes consideran la prolongación del ciclo de vida un componente importante de su estrategia ambiental más amplia.

Figura 3. La fabricación sostenible requiere alineación entre la tecnología, los procesos operativos y la cultura organizativa.

La cultura organizativa suele determinar el éxito de la sostenibilidad

La tecnología por sí sola no puede resolver los desafíos de sostenibilidad.

Incluso los sistemas de automatización más avanzados, las plataformas de gestión energética y las herramientas de mantenimiento predictivo no lograrán resultados significativos si las organizaciones carecen de la cultura necesaria para respaldar la mejora continua.

Muchas iniciativas de sostenibilidad tienen dificultades porque funcionan de manera independiente de las operaciones de fabricación diarias.

Los ingenieros pueden centrarse en la fiabilidad. Los equipos de operaciones pueden priorizar los objetivos de producción. Los departamentos de mantenimiento pueden concentrarse en el tiempo de actividad de los equipos. Los objetivos de sostenibilidad a menudo quedan aislados en programas corporativos independientes.

Los fabricantes más exitosos adoptan un enfoque diferente.

En lugar de tratar la sostenibilidad como una iniciativa independiente, integran directamente los objetivos ambientales en la toma de decisiones operativas.

La eficiencia energética pasa a formar parte de los programas de fiabilidad. Las estrategias de mantenimiento incorporan la optimización de los recursos. La planificación de la producción considera el desempeño ambiental junto con los objetivos de producción y calidad.

Este enfoque integrado genera mejoras de sostenibilidad a largo plazo que siguen siendo eficaces incluso cuando evolucionan las condiciones empresariales.

El futuro de la fabricación sostenible

El sector de la fabricación está entrando en un periodo de transformación significativa.

El aumento de las expectativas ambientales, el incremento de los costes energéticos, la evolución de las normativas y las crecientes demandas de las partes interesadas están obligando a las organizaciones a replantearse los modelos operativos tradicionales.

Al mismo tiempo, los avances en automatización, redes industriales, mantenimiento predictivo, inteligencia artificial y tecnologías de transformación digital están creando nuevas oportunidades de mejora.

El futuro de la fabricación sostenible no estará definido por una única tecnología ni por una sola iniciativa ambiental.

En cambio, el éxito será el resultado de la integración de múltiples estrategias que trabajen conjuntamente:

• Gestión de la energía
• Optimización de procesos
• Mantenimiento predictivo
• Supervisión de maquinaria
• Automatización avanzada
• Analítica industrial
• Transformación digital
• Programas de ampliación del ciclo de vida

Las organizaciones que adopten estos principios estarán mejor posicionadas para reducir las emisiones, mejorar la eficiencia, reforzar la competitividad y lograr una resiliencia operativa a largo plazo.

La sostenibilidad ya no es simplemente una responsabilidad ambiental. Se ha convertido en una necesidad empresarial y en un factor clave del éxito industrial futuro.

Figura 4. La fabricación sostenible es un proceso continuo impulsado por la tecnología, la innovación y la excelencia operativa.

Soluciones recomendadas para operaciones industriales sostenibles

• Explore sistemas PLC y PAC para operaciones de fabricación eficientes
• Descubra plataformas DCS avanzadas para la optimización de procesos
• Mejore la fiabilidad con tecnologías de supervisión de maquinaria
• Obtenga más información sobre las soluciones de control de turbinas y maquinaria
• Reduzca el consumo de energía con tecnologías de accionamiento modernas