Gemelos digitales precursores de la innovación sostenible para la industria química

Por: Alejandro Preinfalk, CEO de Siemens México, Centroamérica y el Caribe.

Lograr una verdadera sostenibilidad, independientemente de la empresa o proyecto para el que se trabaje, es una realidad impulsada, no solo para hacer más con menos, sino para garantizar que los recursos que se utilicen sean aprovechados de la manera más eficiente, sin que ello se traduzca en gastos extras o pérdidas. Y esto aplica para todas las industrias, que pueden ir desde la automotriz hasta la química.

En una era en la que los recursos del planeta son más limitados debido a una población creciente que demanda cada vez más servicios, la tecnología se ha convertido en la mejor herramienta de la que nos podemos auxiliar. Dentro de la tecnología tenemos los “gemelos digitales” que consisten en sistemas que, acompañados de inteligencia artificial, ayudan a simular los diferentes escenarios que se pueden presentar durante un proceso productivo, a la vez que podemos experimentar con los mismos sin la necesidad de recurrir a la tradicional práctica empírica de “ensayo-error”, lo que se traduce en importantes ahorros de tiempo, dinero y esfuerzo.

El tamaño del mercado de gemelos digitales se valoró en USD 9.9 mil millones en 2023 y se estima que registrará una CAGR (tasa de crecimiento anual compuesta) de más del 33% entre 2024 y 20321. Los gemelos digitales se utilizan cada vez más para optimizar el uso de recursos, la eficiencia energética y la sostenibilidad en diferentes sectores. En el caso de las industrias químicas, el gemelo digital es una representación virtual de la realidad física actual y futura de un producto, algún proceso de producción, una planta o incluso algo tan pequeño como un sensor o una bomba, lo que permite simular su comportamiento y estado de salud a lo largo de un periodo de tiempo de prueba.

Gracias a estas cualidades, el gemelo digital es adecuado para aplicaciones nuevas y existentes. Se puede implementar para evolucionar una planta existente o algún proyecto que requiere transformar varias fuentes de datos sin que la infraestructura se vea comprometida o tenga que hacer cambios.

El hecho de que el gemelo digital sea un sistema virtual ayuda a someter los datos reales a diferentes escenarios y ritmos de trabajo como si se tratara de la misma planta. La diferencia es que al final se obtiene la información necesaria para identificar qué es lo que verdaderamente funciona y qué no. De igual manera, puede actualizarse y se adapta de forma constante en función de los cambios realizados en una planta.

Para lograr una máxima flexibilidad, los gemelos digitales pueden apoyarse en interfaces estandarizadas y abiertas que permiten la integración de proveedores externos.

Además, las aplicaciones de un gemelo digital pueden operarse a través de la nube, así como en las instalaciones o incluso de manera híbrida, lo que permite a los usuarios elegir la configuración que mejor se adapte a su política de datos en términos de rendimiento, disponibilidad, presupuesto y nivel de seguridad necesario.

Un ejemplo de cómo se integra el gemelo digital en la industria química es el de BASF SE Ludwigshafen, en cuya planta de producción se desarrollaron varias aplicaciones con el fin de crear una solución que integrara el sistema de automatización y planificación utilizado con diferentes herramientas digitales. Como resultado, BASF tuvo siempre a la mano toda la información que requirió durante todo el ciclo de vida de la planta, lo que se tradujo en una mayor transparencia y flexibIlidad, además de que le permitió planificar y probar modificaciones/ampliaciones de la planta a partir de su gemelo digital, en lugar de recurrir a la infraestructura de su planta real, evitando períodos de improductividad a causa de las pruebas.

Otra muestra de la eficiencia en el manejo de recursos es la de DuluxGroup, en Australia. Con el fin de garantizar la seguridad de la producción y llevarla al siguiente nivel, la empresa recurrió a la electrificación, automatización y digitalización de su sitio de fabricación. Como resultado, las aplicaciones del gemelo digital ayudaron a lograr una mayor eficiencia e incrementar la calidad de la producción, reduciendo el tiempo de comercialización y favoreciendo un mayor nivel de flexibilidad, lo que permitió personalizar la producción de pintura en masa.

Finalmente, tenemos el caso de Cathay, una planta de bioproducción digital y cuya especialidad es la elaboración de poliamida, una popular materia prima obtenida a partir del maíz. En este caso, el gemelo digital fue clave para formular escenarios y mejorar la producción, sin que tuviera que arriesgarse a pruebas de ensayo y error. Sobre todo, porque dicha sustancia es compleja de manejar dada la mutabilidad de los organismos utilizados en el proceso.

Como podemos ver, el dinamismo de un gemelo digital favorece la innovación sin la necesidad de tener que invertir más capital en recursos humanos, materiales o infraestructura. Todo el secreto está en la valiosa base de datos donde se almacenan ya las experiencias y los resultados obtenidos a lo largo del tiempo.

Al final, los resultados pueden derivar en un proyecto bien definido y libre de errores, gracias a la comprobación de un sistema virtual que es capaz de anticiparse a errores o fallos.