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La eficiencia energética en la producción se convierte en un factor de competitividad

Posibilidades de ahorro de energía en las máquinas-herramienta

Redacción MU15/07/2009

15 de julio de 2009

Según unos análisis llevados a cabo por el Instituto para la gestión de la producción, tecnología y máquinas-herramienta (PTW) de la Universidad Técnica de TU, la corriente supone ya en la actualidad el 21% de los costes de funcionamiento anuales de las máquinas. En un periodo de uso de diez años se gasta una quinta parte de todos los costes del ciclo de vida en energía eléctrica. Si se utilizasen como estándar unos motores de rendimiento optimizado, aumentaría necesariamente el precio de las máquinas-herramienta. En tal caso, los usuarios tendrían que calcular unos periodos de amortización superiores.

La electricidad alemana es la más cara en Europa. Partiendo de un precio de 4,40 céntimos de euro por cada kilowatio-hora (kWh) en el año 2000, el precio para la tensión media se duplicará antes del 2010. Para el año 2020, tanto los clientes de alta tensión como los de media tensión deberán esperar unos precios de 9,2 céntimos y para el año 2030 de 12 céntimos por cada kWh.

Para las empresas del procesamiento de metal, este desarrollo tiene consecuencias de carácter grave. Con una cuota superior al 70%, la corriente eléctrica es la clave de todos los servicios. Por lo tanto, el orden del día está dedicado a un mejor aprovechamiento de la energía utilizada.

Según un estudio de la asociación alemana de electrotecnia, electrónica y técnicas de información (VDE), los principales consumidores de corriente son los motores eléctricos. El mayor ahorro de energía se puede conseguir en los accionamientos entre 1,1 y 37 kW. No obstante, sus costes de producción aumentan entre el 10 y el 20% en función de la categoría de rendimiento. Y así seguirá siendo, en caso de que no se estimule legal o económicamente. La máquina-herramienta, como parte clave de cualquier producción, se ve directamente afectada. Los motores eléctricos accionan los husillos de trabajo y los avances generan la presión para el sistema hidráulico, originando el movimiento tanto del lubricante refrigerante como de las virutas.

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Los principales consumidores de corriente son los motores eléctricos, y la máquina-herramienta, como parte clave de cualquier producción, se ve directamente afectada por este consumo.

Siempre preparado y continuamente en reposo: los costes de una mayor disponibilidad

El catedrático para la planificación y el funcionamiento de fábricas de la Universidad Técnica de Chemnitz, Egon Müller, ha identificado las conmutaciones de reposo como consumidores de corriente. Hasta el 30% del consumo total de corriente de una máquina-herramienta se debe a la práctica habitual de no desconectar los controles asistidos por ordenador en caso de una parada organizativa: “La mayor parte de los operarios deja que éstos sigan funcionando en el modo de reposo”. Aquí sólo cabe una buena explicación. Muchas empresas calculan de forma muy errónea el consumo total de sus máquinas-herramienta encadenadas y dimensionan las instalaciones de alimentación excesivamente grandes. “Sería mucho mejor efectuar un escalonamiento de la potencia instalada por cada máquina, en lugar de apostar siempre por el máximo consumo de potencia posible”, advierte Müller. De este modo, también sería posible asegurar la estabilidad térmica y la precisión de mecanizado.

No obstante, Eberhard Abele considera que es equivocado limitarse a una mejora general de las instalaciones de infraestructura. Un centro de mecanizado moderno de cinco ejes consume como media 44.000 kWh al año, según explica el responsable del Instituto PTW de Darmstadt. El estudio de una serie de casos ha dado como resultado que el 63% del consumo de corriente por pieza se produce directamente en el mecanizado mecánico. De ello, a su vez, unas tres cuartas partes se utilizan para las funciones básicas de las máquinas. Lo que falta habitualmente, es la transparencia.

Hasta el 30% del consumo total de corriente de una máquina-herramienta se debe a la práctica habitual de no desconectar los controles asistidos por ordenador en caso de una parada organizativa

Números sin contar: falta de transparencia de las necesidades de energía

“Normalmente no se conocen las necesidades de energía reales de la máquinas”, afirma el Eberhard Abele. “Lo único evidente es la potencia de conexión”. Cuando se trata del consumo de potencia de las máquinas, propone apostar por una gestión de energía asistida por ordenador. En caso de un elevado consumo básico y un rendimiento bajo, es más sencillo reducir el consumo de corriente. No obstante, lo que también es evidente es que los parámetros para la producción de grandes y pequeñas series varían mucho: si el arranque de viruta y las marchas rápidas suponen, en el caso de lotes grandes, aproximadamente el 38% del tiempo de funcionamiento, y en el caso de la producción de piezas pequeñas es tan sólo el 15%. Si los medios de producción de las grandes series se dedican, como mucho, durante el 36% de su tiempo, a la espera, este ‘rendimiento cero’ es, en caso de las pequeñas series, de hasta el 55% por ciento. La demanda central de Abele: "Reducir el consumo de corriente mediante la desconexión consecuente y adaptada a cada caso, en caso de parada organizativa”.

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