Los costos de energía en una refinería típica se encuentran entre los costos operativos más altos, si no el más alto, a menudo hasta el 50% de los costos de refinación. El costo total comprende numerosos factores relacionados con los tipos de combustible disponibles, costos de combustible individuales, eficiencia del equipo (calderas, calentadores de combustible, etc.), condiciones de operación y una variedad de otros factores. Para complicar aún más las cosas, en una refinería promedio, alrededor del 41% de la energía simplemente se pierde.

¿Se puede arreglar esta situación? Sí, sin duda. Esta es la realidad: el cuartil superior de las empresas de la industria tiene menos de la mitad de la intensidad energética del cuarto cuartil. Piense en lo que eso significa. Las mejores refinerías consumen la mitad de energía por volumen de producción que las peores.

Primero, miden el consumo de energía (como se ve en la imagen 1) de forma granular en tiempo real. Es posible ver cuánto y qué tipo de combustible está consumiendo un calentador, una caldera u otro equipo encendido en cualquier momento. Esta capacidad requiere instrumentación y las redes que la respalden, con avances en sensores inalámbricos que simplifican la implementación y reducen los costos. A menudo, esto incluye agregar instrumentación a los equipos que actualmente no se monitorean de manera integral o no se monitorean en absoluto.

En segundo lugar, toda la instrumentación crea grandes cantidades de datos que deben capturarse e historiarse. Hay muchas plataformas capaces de proporcionar visualización; sin embargo, algunas instalaciones se detienen aquí, como si la captura de datos fuera un fin en sí mismo. Dichos programas no brindan los resultados deseados, lo que requiere avanzar al siguiente paso.

Tercero, los datos deben ser analizados. Aquí es donde las instalaciones se dan cuenta de las verdaderas diferencias en metodología y eficacia. Una plataforma analítica básica debe cubrir, al menos, las siguientes cinco acciones:

1. Valide los sensores para garantizar mediciones precisas sin ruidos ni valores defectuosos.

2. Monitoree los indicadores clave de desempeño (KPI), al mostrar datos en paneles de usuario e identificar áreas problemáticas.

3. Ajuste los objetivos dinámicos en función de los estados de la planta y los modos de operación, al mismo tiempo que identifica situaciones anormales y posibles alteraciones del proceso.

4. Aísle las causas principales detrás de las brechas de desempeño y proporcione acciones correctivas sugeridas.

5. Calcule puntos de ajuste para optimizar el consumo de energía en múltiples niveles operativos y minimizar así el costo.


La medida en que una plataforma dada realiza estas funciones es el principal vaticinador del éxito general del proyecto. Por ejemplo, los modelos predictivos adjuntos a objetivos dinámicos pueden ir más allá de la simple identificación de situaciones anormales. Un sistema realmente sofisticado no solo debe rastrear estas situaciones en tiempo real, sino también ofrecer un análisis de lo que está fallando en el proceso (imagen 2). De esta forma, el modelo puede profundizar en las interacciones y ofrecer formas prácticas de mejorar la operación, más allá del ahorro de energía.

PEMS: Ampliación de las capacidades de la gestión

Muchos procesos de combustión dentro de una refinería están regulados por la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) o su equivalente en otros países. Tales agencias requieren que la mayoría de los calentadores, calderas y equipos similares tengan un sistema de monitoreo continuo de emisiones (CEMS) para medir y registrar la salida de varios contaminantes del aire cada vez que el equipo está en funcionamiento. En este contexto, los contaminantes pueden incluir dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono, CO2, amoniaco, oxígeno y posiblemente otros. La solución convencional en estos casos es implementar una y potencialmente más tecnologías de analizadores de gases diseñadas para cuantificar los contaminantes relevantes para cada fuente.

Este enfoque puede funcionar bien cuando se aplica correctamente; sin embargo, puede volverse complejo y costoso, particularmente cuando una instalación dada puede quemar múltiples tipos de combustibles capaces de producir diferentes efluentes. Si existe la oportunidad de ahorrar dinero al usar un combustible económico durante algún tiempo, pero el analizador no puede manejar los efluentes probables, es una oportunidad perdida. Además, dada la cantidad de aplicaciones probables en una refinería, puede haber docenas y tal vez cientos de instalaciones de analizadores, todas las cuales requieren calibración, consumibles (gases especializados) y mantenimiento apropiados.

En muchos aspectos, el mayor inconveniente de este enfoque es lo poco que ayuda a mejorar el proceso o a reducir los costos. Los analizadores CEMS están ahí con el único propósito de monitorear las emisiones. Si los operadores en la sala de control pueden ver lo que están informando, lo que no suele ser el caso, es posible que obtengan una indicación de que algo anda mal con la combustión, pero esto no siempre es muy útil.

Una mejor alternativa es usar un PEMS basado en datos en lugar de un CEMS convencional. El PEMS crea un modelo del proceso de combustión con los datos de EMIS, historiadores, sistemas de gestión de activos u otras bases de datos de procesos.

Dado que el PEMS monitorea todos los factores relevantes, como el flujo de combustible, el flujo de aire, el tipo de combustible, etc., puede calcular la salida de efluentes en tiempo real basándose en un modelo de combustión sofisticado. El modelo dice, en efecto, dado este conjunto de parámetros operativos, aquí está el perfil de los efluentes.

Esta metodología se describe en las reglamentaciones pertinentes, incluida la EPA CFR 40 de EE. UU., Parte 60-61-63-75 y en la Unión Europea bajo CEN/TS 17198:2018. El organismo regulador insistirá en evaluar una determinada instalación para asegurarse de que el proceso se realiza correctamente. Normalmente, la certificación de una instalación requiere una serie de pasos:

• Verificar que la aplicación sea adecuada para PEMS
• Validar sensores para precisión y confiabilidad
• Evaluar la integridad del modelo de emisión
• Revisar documentación y capacitación

Una vez que se superan estas pruebas y el sistema está instalado y en funcionamiento, la aplicación debe probarse y validarse periódicamente. Algunos de estos serán controles internos, pero la agencia reguladora participará, al menos, anualmente con su propia prueba de vigilancia.

El uso de un PEMS ahorra dinero en comparación con un CEMS tradicional al considerar tanto el costo de capital como el costo operativo de por vida, especialmente cuando se incluye el mantenimiento y los consumibles para los analizadores convencionales. Sin embargo, tan importante como el costo, un PEMS puede funcionar en conjunto con el EMIS porque es parte del EMIS más grande.

Por lo tanto, proporciona información sobre el proceso de maneras que no son prácticas con un CEMS. También puede ser parte de estrategias de optimización de procesos más grandes y esfuerzos de eficiencia energética.