Simulación digital para optimizar el consumo de energía en procesos industriales

El proyecto Genertwin, financiado por el Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (Ivace), trabaja en el diseño, desarrollo y despliegue de un sistema digital de análisis y generación de escenarios alternativos de producción, bajo criterios productivos y de eficiencia energética del proceso industrial manufacturero, unos escenarios alternativos que ofrecerán a las empresas la posibilidad de alinearse con la mejora de la sostenibilidad y operación en sus procesos.

Genertwin nace, como el resto de los proyectos del Instituto Tecnológico de la Energía (ITE), para aportar soluciones a los retos tecnológicos y energéticos que requiere el tejido empresarial. Concretamente, este proyecto surge en un contexto mundial donde hay una mayor dependencia energética y en el que la práctica totalidad de empresas manufactureras ven condicionada su competitividad y supervivencia a la evolución del coste energético y las políticas de descarbonización proyectadas. Por ello, las tecnologías digitales de análisis y mejora de la eficiencia suponen una solución clave en forma de oportunidad.

El proyecto propone, en este contexto, desarrollar y aplicar al entorno industrial real un sistema digital de análisis que aplica técnicas de modelado y simulación, apoyado en herramientas digitales. El objetivo de esta herramienta, como indican investigador del ITE, “es optimizar la toma de decisiones permitiendo minimizar tiempo y recursos, y analizar virtualmente los distintos escenarios productivos de un proceso o etapa del proceso con el fin de sacar conclusiones acerca de la flexibilidad productiva que admite el proceso, su rendimiento energético según variables y factores tanto productivos como del contexto de la planta industrial.

Para garantizar la aplicabilidad industrial, se contempla la participación de empresas de distinta índole y sectores desde la propia fase de diseño de la solución, con el objetivo de la puesta en marcha de dos pilotos industriales con distinto alcance”.

¿Qué beneficios tendrá para las empresas?

Los resultados de Genertwin de los que podrán beneficiarse las empresas directamente son tres: se dispondrá de la potencia de un Gemelo Digital (copia virtual del proceso) que permitirá analizar distintos casos de optimización en muy poco tiempo; dotará a la empresa de mayor capacidad de decisión, aumentando su flexibilidad y grado de adaptación ante distintas situaciones o escenarios; y permitirá orientar las mejoras de proceso y operativas a un mejor desempeño energético y medioambiental.

Las ventajas que obtienen las compañías por participar en el proyecto están vinculadas a analizar en detalle casos en que sus procesos puedan ser más eficientes y, por tanto, tengan menos impacto en emisiones, y que dichos procesos estén alineados con las necesidades y retos a los que se enfrentan estos sectores en los próximos años. Este análisis se apoya en la implantación efectiva (a distintos niveles de detalle según la empresa y la disponibilidad de datos y estado de monitorización de esta) de herramientas digitales como el Sistema Digital que se desarrolla en el proyecto.

¿A qué sectores va dirigido?

Genertwin, proyecto en colaboración con el Instituto de Tecnología Cerámica (ITC), se ha enfocado al desarrollo y la implantación de modelos de los sectores cerámicos y de la automoción, principalmente, centrado en etapas de transformación térmica de materiales. En otros contextos, la participación de las empresas desde el inicio del proyecto es fundamental para maximizar la replicabilidad y escalabilidad del sistema desplegado.

El ITC apuesta por la digitalización energética para optimizar los procesos

En este sentido, se orienta el desarrollo del modelo a la potencial aplicación a sectores manufactureros de consumo intensivo de energía de toda índole y con especial atención a procesos de transformación térmica, pero siempre teniendo en cuenta que cada nuevo proceso tiene sus particularidades y el sistema digital deberá ser adaptado en consecuencia con distinto grado de complejidad.

Con todo, actualmente, Genertwin se aplica a dos pilotos industriales representativos, uno de la industria cerámica y otro de automoción. De manera sencilla, el sistema que se propone en este proyecto quedaría de la siguiente forma: el usuario del Sistema Digital opera en los procesos de producción y tiene capacidad de decisión sobre ellos, el Sistema Digital permite simular el comportamiento productivo y energético de esos procesos y crear escenarios alternativos.

Así, el sistema aporta una visión operativa y alternativa a la hora de analizar diferentes escenarios que, de otro modo, serían más costosos de obtener. Por último, la herramienta valora mediante una serie de indicadores el escenario óptimo desde el punto de vista energético, operativo, económico y medioambiental. Toda esa información recopilada ayudará a las empresas a tomar las decisiones más adecuadas.

En conclusión, el principal resultado del proyecto, que acabará en junio de este año, es la investigación y el desarrollo de modelos analíticos físico matemáticos de comportamiento energético y productivo de los procesos industriales objetivo y el desarrollo de un Sistema Digital de Simulación energético-productivo del proceso de funcionamiento en planta productiva manufacturera con alto impacto del consumo energético.

El proyecto Genertwin, con expediente IMDEEA/2022/16, ha sido cofinanciado por el Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (Ivace) y Fondo Europeo de Desarrollo Regional (Feder).