ESTUDIODE CASO

Las plantas de conversión de residuos en energía (EFW) de América del Norte están en una encrucijada. Construidas 20 a 40 años atrás, casi todas están operando con grúas que estarían en, o que se aproximan, al final de su vida útil. El problema que hoy deben enfrentar estas instalaciones es saber cómo reemplazar o modernizar sus grúas sin interrumpir el servicio a los clientes o la fuente de ingresos a través de la energía que estas producen.

Cuando en la ciudad de Quebec, en Canadá en 1974, se construyó la primera planta de EFW de América del Norte, las instalaciones habían sido diseñadas para incinerar los residuos de la municipalidad de Quebec a razón de 280.000 toneladas por año y generar un ingreso anual de $10 millones por la venta del vapor a una planta de pasta y papel de la zona.

Un rápido avance hasta el año 2006. Las herramientas principales en cualquier planta de EFW son sus grúas puente, y las dos grúas antiguas de Quebec le estaban costando a la ciudad más de $400.000 por año para su mantenimiento. Diseñadas antes de que tecnologías modernas, como por ejemplo la prevención de oscilación de carga, estuvieran disponibles, las grúas eran difíciles de operar y de hacer funcionar. Componentes esenciales como los cables de acero se estaban desgastando cada dos semanas, los fallos estructurales estaban descontrolados y el tiempo de inactividad aumentaba. Y cuando se bajaban las grúas para su reparación, no era posible recibir, mezclar o incinerar residuos en la instalación.

Según Joseph Botros de Konecranes, los problemas de Quebec no son los únicos, sino que se repiten prácticamente en casi todas las plantas de energía a partir de plantas de EFW más antiguas de América del Norte.

"El foco de crecimiento en la industria está puesto en estas instalaciones más antiguas y en cómo quieren avanzar para el próximo cuarto de siglo", afirma Botros, director de Konecranes para EFW, en las regiones de América y Asia-Pacífico. "Su mayor preocupación es cómo reemplazar o modernizar las grúas sin interrumpir la producción".

Afortunadamente, existen soluciones. Tanto en Europa como en América del Norte, Konecranes ha demostrado su capacidad para reemplazar o modernizar grúas en plantas operativas de EFW sin afectar el procesamiento. La tecnología de punta incorporada

KONECRANES RESPONDE A LAS DEMANDAS CRÍTICAS PARA REEMPLAZAR GRÚAS EN INSTALACIONES OPERATIVAS DE CONVERSIÓN DE RESIDUOS EN ENERGÍA.La ciudad de Quebec logra un importante ahorro en los costos a través del reemplazo de sus antiguas grúas de 34 años de antigüedad por grúas modernas automatizadas de Konecranes.

LA CIUDAD DE QUEBEC

por Konecranes en las grúas modernas y automatizadas actuales puede dar nueva vida a una planta más antigua y mejorar la rentabilidad de sus resultados. La ciudad de Quebec ha comprendido que la utilización de las grúas correctas y del proveedor correcto realmente hace que, con el tiempo, el costo se amortice por sí mismo.

Yves Frechet, ingeniero de diseño principal de la ciudad de Quebec, ha estado involucrado en la instalación de EFW de Quebec desde 1991 y fue fundamental en el proceso de renovación. "Nuestras grúas originales experimentaron dos millones de ciclos durante toda su vida útil y los operadores que necesitaban trabajar rápido muchas veces las trataban bruscamente", afirmó Frechet. "La fatiga de las grúas era comprensible, pero no dejaba de ser un gran problema para la productividad."

Además, las grúas que operaban sin control de oscilación chocaban constantemente contra las paredes del pozo, dañando así la construcción e incluso la integridad estructural de las mismas grúas. "Toda la construcción sufría la tensión causada por los movimientos de las grúas y era necesario realizar muchas obras de reparación en la estructura", afirmó Frechet. "Tuvimos que reparar las paredes de concreto del pozo en varias oportunidades porque la oscilación de la

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cuchara las dañaba. Era un gran problema para nosotros y, año a año, iba empeorando".

Las grúas antiguas tenían una automatización rudimentaria, el reacondicionamiento se hacía internamente por un empleado de la instalación. Una de las grúas recibiría una señal que indicara cuál era el momento de alimentar la tolva y la grúa levantaría una carga de residuos y la llevaría hasta la tolva para la incineración. Si bien no era una solución perfecta, se lograba el objetivo. Pero para la renovación, la ciudad de Quebec quería grúas automatizadas de vanguardia que estuvieran integradas con toda la tecnología de la instalación y que brindaran mucho más con respecto a la información y los comentarios, a lo cual había que sumar estrategias para reducir el mantenimiento y prolongar la vida útil de la instalación y de sus equipos. En 2006, Frechet se comunicó con Konecranes, líder en grúas automatizadas, para conversar acerca de la reformulación de la interfaz de elevación en toda la instalación.

MÁS LOGROS CON GRÚAS WTE MODERNAS Según Joseph Botros, la solución implicaba mucho más que dos grúas nuevas. Fue un proyecto llave en mano que requería modernización, automatización y cambio del cableado en prácticamente toda la instalación y su reformulación para maximizar la eficiencia y la productividad. Las nuevas grúas automatizadas de Quebec hacen mucho más que sus compañeras más antiguas. Estas manejan la recepción, alimentación, refundición (una forma de apilar y levantar desechos de un lugar a otro) y mezcla de residuos para lograr que se queme bien.

El paquete de grúa y automatización de Quebec se basó en la tecnología desarrollada y brindada por Konecranes con éxito a varias instalaciones de EFW en Europa. Konecranes especificó dos nuevas grúas completamente automatizadas CMAA Clase "F" de corriente alterna equipadas con unidades de frecuencia variable y una cuchara hidráulica fácil de usar. Las grúas son idénticas, con capacidad de 10 toneladas con 2,5 toneladas de polipastos auxiliares que operan en una pista de rodadura de 55 metros. Cada grúa está equipada con una cuchara hidráulica que levanta hasta el doble de la cantidad de desechos que levantaban las cucharas mecánicas accionadas por cable y también la capacidad de comprimir los desechos para agarrar más.

Cuando se trata de seguridad y facilidad en el funcionamiento, la diferencia es evidente. "Las nuevas grúas tienen un comienzo muy suave, y aceleran y desaceleran gradualmente, sin chocar contra la estructura de la construcción", afirma Frechet. La tecnología de

control de oscilación DynAPilot de Konecranes también ha logrado reducir el uso y el desgaste de la instalación evitando choques de la cuchara contra las paredes del pozo. "Desde que reemplazamos las grúas, ese problema dejó de existir", agregó.

De acuerdo con Frechet, las nuevas grúas pueden controlarse manualmente o pueden operarse en el modo de automatización parcial o total, similar a una zona de robot. "Cuando operamos en automático, nadie puede ingresar al área de operación, por lo tanto, es extremadamente seguro", afirma.

AUTOMATIZACIÓN DEL PROCESO DE VUELCOLas nuevas grúas son capaces de "hablarle" al sistema DCS de la planta, que es el software de gestión de todo el incinerador. Konecranes instaló las grúas y todo el cableado de la construcción junto con sensores que funcionan como los "ojos" de las grúas. Estos sensores láser detectan los camiones de residuos a medida que van llegando a una plataforma con ocho plataformas. A través de un sistema de semáforos integrado a la automatización de la grúa, este dirige a los camiones indicando dónde y cuándo deben volcar los residuos. El verde indica a los conductores que pueden realizar el vuelco. Las luces rojas indican a los conductores que no deben volcar en una plataforma cuando hay una grúa activa en la zona de recepción.

"Los operadores de los camiones respetan las luces y hay buena colaboración; en general, está funcionando muy bien", afirma Frechet. "Tenemos cámaras para monitorear a los operadores

GRÚAS CUYO COSTO SE AMORTIZA POR SÍ MISMO

Diversos componentes clave contribuyen al ahorro de costos que pueden esperar las instalaciones de EFW en

virtud del reemplazo o modernización de las antiguas grúas. Con base en la experiencia de la ciudad de

Quebec en cuanto a sus nuevos equipos automatizados de Konecranes, entre los potenciales ahorros en los

costos, se pueden incluir los siguientes:

COSTO DE MANTENIMIENTO DE LA GRÚA: 80 % DE REDUCCIÓN

CONSUMO ELÉCTRICO EN LA INSTALACIÓN: 12 % DE REDUCCIÓN

COSTO DEL OPERADOR DE LA GRÚA: 40 % DE REDUCCIÓN

COSTO DEL OPERADOR DE LA INSTALACIÓN: 16 % DE REDUCCIÓN

ESTUDIO DE

de camiones y ellos saben que los están vigilando, por eso respetan todos los procedimientos", agregó.

INSTALACIÓN DE NUEVAS GRÚAS EN UNA PLANTA EN FUNCIONAMIENTO. Originalmente, la instalación solo tenía estacionamiento para una de sus grúas, y la otra siempre quedaba ubicada sobre el pozo, vulnerable en caso de incendios. Un elemento fundamental fue el rediseño de una plataforma de mantenimiento adicional para la segunda grúa. Esta nueva característica de construcción hizo posible que, por primera vez, se pudieran utilizar a la par las dos grúas de la instalación, y así extender la vida útil de ambas. Pero, sobre todo, permitió a Konecranes reemplazar las grúas sin interrumpir la producción.

"Fue un gran desafío para la instalación", afirma Frechet. "No era posible trasladar los residuos a un vertedero, tuvimos que seguir con la incineración de residuos mientras se cambiaban las grúas. También teníamos un cliente para la energía producida a través de la incineración, el cliente era una papelera situada cerca del incinerador. Nuestro acuerdo significó seguir suministrando vapor a la papelera de manera ininterrumpida. Por lo tanto, tuvimos que reemplazar las grúas mientras la instalación estaba en funcionamiento y seguir suministrando energía", prosiguió.

Konecranes y Frechet trabajaron en conjunto para desarrollar la estrategia para reemplazar una grúa por vez. La ciudad construyó una plataforma de mantenimiento adicional para la grúa adyacente al pozo de desechos, lo que permitió estacionar una grúa fuera del camino y reemplazarla mientras la otra continuaba en funcionamiento.

Como parte de la renovación, la planta reemplazó todas las vías y estructuras de soporte y actualizó las estructuras para cumplir las nuevas normativas de seguridad. La nueva plataforma de mantenimiento permitió a Konecranes contar con un área segura para realizar la instalación. Ellos instalaron la primera grúa nueva, luego removieron la primera grúa antigua, lo que permitió que la instalación operase con una grúa nueva y otra antigua.

"Posteriormente, instalamos la segunda grúa nueva y luego removimos la segunda grúa antigua, antes de colocar el techo en el edificio agregado", afirmó Frechet. Konecranes instaló

ambas grúas nuevas en un plazo total de cuatro semanas.

"Recibimos y procesamos todos los desechos que necesitábamos recibir durante ese período. No era nuestra temporada alta de recepción de residuos, hicimos el trabajo a fines del otoño, en noviembre y diciembre, que son los meses del año en que recibimos la menor cantidad de residuos. Pudimos recibir todos los residuos de la ciudad que nos enviaron y mantuvimos la planta en funcionamiento permanente durante el reemplazo de las grúas", afirma Frechet.

PROTECCIÓN DE LA INFRAESTRUCTURAUno de los principales objetivos del rediseño de la instalación y del reemplazo de grúas era proteger mejor a la gente y la infraestructura y, a su vez, mejorar el procesamiento. Una tecnología clave conocida como "Áreas protegidas" está preprogramada en el software que controla las grúas para crear zonas prohibidas, como así también destinos predeterminados para cargas de residuos. Para la ciudad de Quebec, la cabina del operador, las estaciones de agua y los accesos a escaleras son algunas de las áreas de acceso limitado para el gancho de la grúa. Otros elementos de esta característica facilitan el posicionamiento a fin de que las cargas de residuos destinados a la tolva terminen dentro de la tolva y no en otro lugar. El software de automatización realmente evita que la grúa pase por alto a la tolva.

"Una cuchara puede pesar entre dos y ocho toneladas dependiendo de su tamaño y categoría", afirma Joseph Botros. "Para entender la magnitud del problema, simplemente imagínese una cuchara de 8 toneladas chocando contra una pared de un pozo de concreto como una bola de demolición. Esta característica de las Áreas protegidas de Konecranes está diseñada para proteger la infraestructura. Cuando la cuchara se aproxima a un destino permitido, disminuye el movimiento y luego se detiene, sin oscilación de carga que pueda dañar las paredes del pozo u otras estructuras importantes.

Las Áreas protegidas brindan beneficios de seguridad sofisticados y son, a su vez, sorprendentemente fáciles de operar como parte de todo el conjunto de la automatización de la grúa. "Konecranes realizó programas de capacitación para los operadores sobre esta característica, lo que solo requirió un par de horas", afirmó Yves Frechet. "Pero tenía

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Konecranes es un grupo líder a nivel mundial de Lifting Businesses™, que ofrece servicios y equipos de levantamiento para mejorar la productividad en una amplia

variedad de industrias. La compañía se cotiza en la bolsa NASDAQ OMX Helsinki Ltd (símbolo: KCR1V). Con cerca de 12.000 empleados en 600 ubicaciones en casi

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que ver más con los equipos. Los operadores dijeron que era mucho más fácil operar las grúas nuevas que las antiguas. Fue muy fácil para ellos pasar a utilizar los nuevos equipos".

GRÚAS CUYO COSTO SE AMORTIZA POR SÍ MISMODespués de instalar los nuevos equipos de Konecranes, los costos de mantenimiento de las grúas se redujeron un 80 por ciento de los $400.000 que gastaba la instalación cuando tenía sus grúas originales durante el último año de funcionamiento. Desde hace nueve años, la mejora en el costo de mantenimiento se ha sostenido en ese nivel. Otro beneficio derivado de la nueva plataforma de mantenimiento es la mejora en la capacidad para realizar el mantenimiento de la grúa en forma programada, sin que impacte en el procesamiento; y se espera que ayude a la ciudad de Quebec a mantener sus grúas en excelentes condiciones durante un largo tiempo.

Además del ahorro en costos de mantenimiento, el consumo eléctrico de las nuevas grúas es considerablemente inferior. El operador contratado en la planta TIRU Canada registró una caída del 12 % en el consumo eléctrico para toda la planta inmediatamente después de poner a funcionar las grúas nuevas en 2008. "La grúas antiguas eran muy pesadas y, cuando tienes que mover algo muy pesado, eso consume más energía", afirma Frechet.

Desde el año 2012, Yves Frechet ha dejado las instalaciones para dedicarse a desarrollar una nueva planta de digestión anaeróbica para recibir los residuos orgánicos de la ciudad de Quebec. Este proyecto de $100 millones creará un producto similar al gas natural que podrá utilizarse en los camiones y colectivos de la ciudad.

Su sucesor, el ingeniero Vincent Pouliot de la ciudad de Quebec, discrepó con respecto al ahorro de costos constante que se atribuye al reemplazo de las grúas y al rediseño de las instalaciones. Pouliot lo vincula más como un resultado de los cambios, el operador TIRU Canada de la instalación de EFW contratado en Quebec ha resultado ser más rentable. En 2008, al momento de renovar el contrato del operador, TIRU ganó nuevamente la licitación con una propuesta competitiva y ajustada cuya propuesta de reducción del 16 % respecto del contrato anterior al menos reflejaba parcialmente cuánto habían bajado los gastos operativos de la instalación. Según Pouliot, el dinero anteriormente gastado en el mantenimiento de grúas ahora favorece a otras áreas.

"El ahorro se destinó a otros equipos, entre ellos, el horno, la caldera, el sistema de automatización y a todos los demás equipos en las instalaciones. El reemplazo de grúas generó importantes beneficios en las instalaciones en general, ya que destinan ese dinero al mantenimiento de otras partes del proceso", explicó.

LA AUTOMATIZACIÓN AYUDA A UN MEJOR RENDIMIENTO DE LA MANO DE OBRA EN LAS INSTALACIONES.El ahorro se ha extendido a los costos de personal. Originalmente se requería un equipo de cinco para operar las antiguas grúas en tres turnos, con dos operadores que trabajaran en cada turno de día y uno de noche. Ahora, durante la noche, las nuevas grúas funcionan prácticamente todo el tiempo en automatización completa, liberando así al operador para que realice tareas adicionales. Durante el día, las grúas requieren solo un operador por turno, lo que le permitió a TIRU reubicar dos empleados para colaborar en otras áreas de la planta. Por lo tanto, un beneficio directo de la instalación de grúas modernas y automatizadas equivale al costo anual de dos empleados calificados.

Según Pouliot, cuando la planta de Quebec comenzó a operar en 1976 contaba con tres hornos que quemaban 10 toneladas por hora. Actualmente, quema cuatro hornos en verano, un 25 por ciento de aumento. Debido a que los operadores de grúas de Quebec normalmente también operan los hornos, la automatización de las grúas ha servido para destinar mano de obra a operar hornos adicionales y ha brindado a las instalaciones conjuntos de habilidades innecesarias para ambas áreas.

"Estas son buenas noticias para todos los operadores de EFW", afirma Joseph Botros de Konecranes. "Muchas instalaciones de EFW más antiguas están funcionando con programas básicos, por lo que automatizar las grúas les puede permitir la redistribución de la mano de obra a otras áreas en donde el personal es escaso. Esto beneficia a toda la instalación".

Actualmente, la planta de EFW de la ciudad de Quebec está aprovechando los beneficios de una tecnología automatizada más eficiente y un lugar de trabajo más seguro. Los costos operativos se han reducido tanto que, a menos de una década de su instalación, el costo de las grúas ya se ha amortizado. La mejor noticia: los beneficios financieros imprevistos generados debido a menores costos de mantenimiento, electricidad y de personal deberían continuar acumulándose por años en el balance final de la ciudad.

Si miramos en retrospectiva, Yves Frechet relacionó cuán importante era trabajar con un socio que tuviera experiencia en el reemplazo de grúas existentes en una instalación en funcionamiento. "La experiencia del proveedor era uno de nuestros requisitos principales", afirma Frechet. "Otro era la confiabilidad. Era muy importante para nosotros que las grúas trabajaran las 24 horas del día, los 7 días de la semana, todo el año. Y año tras año, sigue siendo importante. Me complace decir que estamos muy conformes con el equipo que tenemos ahora".