Skip to main content
Esta página se muestra mediante traducción automática. ¿Deseas ver el contenido en inglés?
bifor forestal-shero-2560x1440

La digitalización apoya la investigación climática en el Reino Unido

bifor-34-1280x720

Hace unos 200 años, se plantaron robles en este bosque de Staffordshire para suministrar madera a la flota británica de barcos de madera. Luego llegó la revolución industrial. El acero sustituyó a la madera y el bosque quedó en el olvido. Si se deja crecer sin perturbaciones, ahora tiene un propósito muy diferente: como centro de investigación para el Instituto de Investigación Forestal de Birmingham, experimento de enriquecimiento de dióxido de carbono al aire libre o BiFor FACE. En este caso, los científicos exponen a los árboles maduros a niveles elevados de CO2 para estudiar cómo podrían responder los bosques a un clima cambiante.

La Dra. Kris Hart, que tiene un doctorado en biogeoquímica del suelo y ahora es directora de operaciones en BiFor FACE, explica: «Queremos entender cómo el aumento relativamente repentino del CO2 atmosférico, provocado por las emisiones de combustibles fósiles, afecta a la estructura y el funcionamiento del ecosistema forestal. Para ello, exponemos secciones de muestra del bosque a los niveles de CO2 esperados para 2050 y estudiamos todo, desde la fisiología y las enfermedades de los árboles hasta las plantas, los suelos y los insectos del sotobosque, básicamente todos los niveles que se le ocurran».

Este enfoque integral se basa en un control preciso y un suministro coherente de CO2, junto con la recopilación de datos de alta calidad. Para ambos son fundamentales nuestro hardware y software de automatización industrial.

Una actualización preparada para el futuro

Dentro del bosque, los árboles se agrupan en seis denominadas matrices, cada una rodeada de torres abiertas que permiten que el viento, la lluvia y los insectos se muevan libremente por el sitio. Tres de las matrices están expuestas regularmente a niveles elevados de CO2 en forma muy pura, que se obtiene como subproducto de la digestión anaeróbica de los residuos de alimentos. En cada una de estas matrices, unos 30 puntos de entrega situados a diferentes alturas liberan el CO2. Las tres matrices restantes sirven como gráficos de control para compararlos.

Cuando el proyecto se lanzó en 2017, se eligió un lenguaje de programación basado en texto que funcionaba en ordenadores para controlar los instrumentos responsables de liberar CO2 a las matrices. Con el tiempo, el sistema comenzó a mostrar su antigüedad y sus limitaciones, lo que llevó al equipo de BiFor FACE a buscar una alternativa más sólida y flexible, lo que los llevó a elegir el integrador de sistemas Transicon.

«Empezamos por escuchar atentamente las necesidades de los investigadores», afirma Jennifer Hughes, directora general de Transicon. «Rápidamente quedó claro que la solución más eficaz y preparada para el futuro sería un sistema de control industrial basado en las tecnologías de Siemens».

bifor-dji-0010-1280x720
Rápidamente quedó claro que la solución más eficaz y preparada para el futuro sería un sistema de control industrial basado en las tecnologías de Siemens.
Jennifer Hughes, Director general, Transicon

Fácil integración, rápida puesta en servicio

bifor-img-6684-1280x720

Los ingenieros de Transicon crearon un paquete integral de tecnologías de Siemens para gestionar la red de válvulas, analizadores de gas, sensores de viento y otros instrumentos en la planta de BiFor FACE y recopilar datos vitales. En el centro está el Simatic S7-1200 controlador lógico programable (PLC). Como cerebro del sistema, procesa datos en tiempo real, como los patrones del viento, las precipitaciones y la exposición al sol, para determinar la cantidad de CO2 que se libera y mantener los niveles especificados. Los bloques de funciones del PLC de simulación también se desarrollaron en el portal TIA (Totally Integrated Automation) de Siemens para replicar las condiciones operativas del mundo real y facilitar las pruebas del sistema.

Los sensores y actuadores de la planta están conectados al PLC a través del Simatic ET 200 SP, un sistema de E/S modular que permite recopilar datos y ejecutar comandos de forma fiable sobre el terreno. Gracias a su conmutación de estado sólido, el sistema está expuesto a un menor desgaste mecánico, lo que lo hace más robusto y menos propenso a fallar. Además, los módulos se pueden intercambiar en caliente sin interrumpir las operaciones.

Siemens WinCC, una plataforma SCADA, supervisa todo el proceso y proporciona a los investigadores de BiFor FACE una visión clara y en tiempo real del estado del sistema. Las necesidades de mantenimiento son ahora más fáciles de identificar, lo que permite una solución de problemas más rápida y específica. Una innovación clave fue el desarrollo de un motor de visualización 3D, que permite a los investigadores ver las alturas relativas de todos los sensores y ver las matrices desde varios ángulos, una mejora significativa con respecto a la interfaz básica del sistema anterior.

Gracias a la Digital Twin capacidades integradas en TIA Portal, los ingenieros de Transicon pudieron simular y probar el sistema antes de instalarlo. Esto simplificó el proceso de integración y redujo el tiempo de puesta en servicio al reducir la necesidad de ajustes in situ. Y si necesitaran ayuda en el camino, podrían acudir a los ingenieros de Siemens en busca de ayuda.

Un modelo para otros institutos de investigación

La nueva configuración es justo lo que el Dr. Kris Hart y su equipo necesitaban. «La experiencia de Transicon nos ha permitido mejorar significativamente la precisión y la fiabilidad de nuestro sistema de suministro de dióxido de carbono, que es absolutamente vital para la integridad de nuestra investigación a largo plazo sobre el cambio climático», afirma. Es más, la instalación se puede replicar en otros sitios del mundo que estudien el impacto de las mayores concentraciones de CO2 en la atmósfera.

Fue por diseño, afirma Jennifer Hughes: «La solución que hemos desarrollado proporciona un modelo para sistemas de control experimental fiables y coherentes que podrían implementarse en todo el mundo si los experimentos de FACE se ampliaran a otros lugares en el futuro». Porque si las conclusiones de BiFor FACE quieren dar forma a la política climática mundial, tendrán que estar respaldadas por datos de otros bosques maduros de todo el mundo.

Perfiles de empresa

Bifor FACE

Desde 2017, el Instituto de Investigación Forestal de Birmingham, Free Air Carbon Dioxide Enrichment o BiFor FACE, ha estado simulando la atmósfera prevista para 2050 bombeando CO₂ alrededor de robles maduros. Al imitar el entorno futuro, los investigadores pueden entender cómo se puede esperar que los bosques respondan a un entorno cambiante. BiFor FACE es uno de los tres únicos centros de este tipo en el mundo y ha sido famoso por su diseño ecológico.

BiFor FACE - Universidad de Birmingham

Transicon

Fundada en 1967 y con sede en el parque empresarial Queensway de Telford (Reino Unido), Transicon se ha ganado una sólida reputación en el diseño y la fabricación de sistemas de control a medida. La experiencia de la empresa abarca los servoaccionamientos y corriente alterna, así como los sistemas PLC y SCADA. Transicon atiende a una amplia gama de clientes industriales que trabajan en el Reino Unido e internacionalmente.

Especialistas en System Integration y Automatización Industrial | Transicon