Estrategias de sostenibilidad y digitalización para una industria del acero descarbonizada

El acero es un material fundamental para todos los sectores de la industria y la construcción. Sin embargo, su producción trae consigo un intensivo consumo energético, que se traduce en un alto impacto ambiental. Así mismo, la industria europea del acero, en esta etapa post-COVID-19, sigue enfrentando importantes retos de mercado derivados de la alta inflación y la crisis energética. En este contexto, este sector debe concentrar sus esfuerzos hacia una mejora en la resiliencia y la competitividad, orientados hacia una mayor flexibilidad, eficiencia en el uso de recursos y energía, la reducción de emisiones y la mejora en las condiciones de seguridad y salud en el entorno de trabajo.

Como una parte fundamental para la transformación tecnológica y medioambiental, la digitalización se postula como una herramienta clave en sus procesos productivos, no sólo aumentando la eficiencia mediante la habilitación de estrategias de control avanzadas, sino facilitando una mejor y más rápida toma de decisiones a lo largo de toda la cadena de valor. La aplicación de tecnologías de producción integradas y procesos de producción inteligentes basados en la implementación de CPPS (sistemas de producción ciberfísicos), IoT (internet de las cosas) e IA (inteligencia artificial) ofrece la oportunidad de crear mejoras no sólo en la seguridad, flexibilidad y fiabilidad de los procesos productivos, sino también en la calidad del producto y en la reducción de emisiones e impacto ambiental. Sin embargo, los procesos de producción del acero plantean enormes retos para el desarrollo e implementación de soluciones de monitoreo y sensórica que permitan la captación de datos fiables y de suficiente calidad en ambientes extremos (temperaturas extremadamente elevadas, alto calor irradiativo, interferencia EM, vibraciones, atmósfera oxidante/reductora, presencia de gases y humos…) y que puedan operar de forma continua con condiciones de mantenimiento seguras y tolerancia al fallo.

La combinación de tecnologías de monitorización multiespectral con sistemas de análisis de composición de gases en línea y tiempo real permitirían la implementación de modelos y estrategias de control para optimizar los parámetros de producción para las distintas calidades de acero. Asimismo, otro pilar del desarrollo tecnológico hacia la descarbonización en los sectores de alta demanda energética en Europa pasa por el desarrollo e implementación de soluciones de electrificación que sustituyan en la mayor medida posible, el consumo de gas natural y otros combustibles fósiles en puntos clave de los procesos de producción.

En el proceso de fabricación del acero, el proceso de laminación requiere de una etapa de recalentamiento en horno a altas temperaturas (>1200ºC) en el cual un precalentamiento por inducción presentaría enormes ventajas ambientales. Sin embargo, todavía se desconocen sus efectos sobre la calidad final de los distintos productos, lo que requiere avances en su investigación.

El proyecto OPTISTEEL desarrolla e implementa soluciones de monitorización no invasivas en el horno de recalentamiento del proceso de laminación del acero, para seguimiento de la temperatura superficial de las palanquillas y la atmósfera del horno, así como la composición de los gases en el interior del mismo. Esta monitorización a tiempo real permite la predicción mediante el desarrollo de modelos avanzados del perfil de temperatura en el interior de las palanquillas, para la optimización de las condiciones en su interior, evitando así la formación de madejas, optimizando el proceso de laminado posterior y mejorando la calidad del producto final. Así mismo se estudiará, en una etapa preindustrial, el efecto que tendría la implementación de una etapa de precalentamiento inductivo sobre la calidad de los diferentes aceros.