Estrategias de transformación hacia la economía circular

Aunque las máquinas-herramienta ya se presentan como modelos para la economía circular moderna, aún queda mucho por hacer para convencer a las partes interesadas del mundo de la tecnología de producción. Esto se aplica a los beneficios ecológicos de las estrategias digitales de mantenimiento y servicio, así como a la comprensión de que incluso las unidades muy antiguas pueden convertirse en máquinas de alta tecnología de forma que se conserven los recursos y tenga sentido desde el punto de vista económico.

Los objetivos climáticos y medioambientales, así como la escasez de determinadas materias primas, hacen necesario un replanteamiento. Según el Holger Kohl, director adjunto y jefe de la Unidad de Negocio de Gestión Corporativa del Instituto Fraunhofer-IPK (Instituto de Sistemas de Producción y Tecnología de Diseño) de Berlín, sólo la fabricación de acero, aluminio, plásticos y cemento generaría unas 800 gigatoneladas de CO₂ en el siglo XXI. Este significaría que el objetivo de dos grados del acuerdo climático de París ya se habría incumplido. Por eso es tan importante que esos materiales se reciclen en algún tipo de economía circular, subraya Kohl, que también es miembro de la Asociación Académica Alemana de Tecnología de Producción (WGP). La conservación de los recursos es el segundo gran pilar de la gestión sostenible, junto con la reducción del consumo de energía.

A diferencia de la actual economía lineal, en la que los productos con una vida útil relativamente corta se desechan tras su uso, la economía circular se centra en conseguir la mayor vida útil posible, seguida de reparación, reutilización y reciclaje. Los recursos se mantienen en circulación y, si es posible, se utilizan para nuevos productos. Desde la perspectiva de la economía circular, aspectos como el mantenimiento y las revisiones para prolongar la vida útil, así como la reutilización y el reciclado de componentes y piezas, son de gran importancia para las máquinas-herramienta, afirma el profesor Kohl. No hay diferencia entre la industria y la ciencia y la investigación.

Por regla general, las máquinas-herramienta, especialmente en los países de habla alemana, ya están diseñadas para ofrecer muchos años —si no décadas— de funcionamiento rentable, de alta precisión y sin problemas. Sin embargo, en el caso de tornos, fresadoras o rectificadoras, también se aplica lo siguiente: “El tiempo que tardan en disminuir los niveles de precisión y fiabilidad depende del diseño básico de la máquina, de su grado de utilización y de su mantenimiento”, explica Paul Kössl, director global de negocio y marketing del grupo internacional United Grinding, con sede en Suiza. El grupo, que emplea a unas 2.500 personas en todo el mundo, confía en el mantenimiento preventivo para minimizar los tiempos de inactividad y prolongar la vida útil de sus máquinas, señala Kössl. El mantenimiento preventivo permite conocer no sólo el estado actual de los equipos, sino también las piezas, procesos y componentes que deben repararse, sustituirse o actualizarse en un futuro próximo. Además, United Grinding ofrece cada vez más productos digitales y sistemas de asistencia como su ‘Service Monitor’, que gestiona, supervisa y documenta de forma centralizada las tareas de mantenimiento, incluso para varias máquinas simultáneamente.

Según Paul Kössl, la importancia de los sistemas de asistencia digital creció considerablemente durante la pandemia. Sólo el número de llamadas de mantenimiento remoto se triplicó con creces durante este tiempo. Entretanto, la mitad de todas las máquinas de United Grinding Group están equipadas con el nuevo sistema operativo inteligente C.O.R.E., que permite intercambiar datos entre máquinas, incluso con sistemas de terceros, a través de la interfaz umati integrada. C.O.R.E. proporciona acceso a soluciones digitales en la propia máquina, sin necesidad de instalar hardware adicional. Por ejemplo, la operación remota puede realizarse mediante videoconferencia utilizando la cámara integrada en el panel C.O.R.E. La digitalización ayuda a las empresas a trabajar de forma más precisa y cercana para mantener su productividad y aumentar los niveles de fiabilidad, se afirma. Kössl comparte la opinión de que es probable que la futura adopte los análisis de Big Data, la inteligencia artificial y el aprendizaje automático como base para el mantenimiento predictivo, aunque muchos usuarios aún tengan grandes reservas al respecto. “Pero ya estamos viendo una nueva generación de operadores de máquinas nativos digitales que se sienten perfectamente a gusto con el uso de las tecnologías asociadas”.

La investigación científica también puede contribuir a ello. El BMBF (Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania) financia actualmente numerosos proyectos a lo largo de la cadena de valor. Entre ellos se incluyen proyectos dedicados al diseño de productos fáciles de reparar y a la recuperación de materias primas. La digitalización se considera un factor clave para el éxito de la economía circular. Las tecnologías digitales permiten una mejor interconexión entre los agentes pertinentes. Los proyectos financiados hasta ahora incluyen el proyecto Relife (Adaptive Re-Manufacturing for Life Cycle Optimization of Networked Capital Goods). Según el laboratorio de máquinas-herramienta de la Universidad RWTH de Aquisgrán que lidera el proyecto, se trata básicamente de una estrategia de mantenimiento adaptativo que evalúa los datos de los sensores para determinar el momento y el alcance óptimos de las medidas de mantenimiento. Se tienen en cuenta aspectos técnicos, económicos y ecológicos. Se proponen medidas preventivas de refabricación basadas en el desgaste de los componentes controlado por sensores. Esto permite mantener las máquinas envejecidas al nivel técnico de una máquina nueva, un planteamiento que también puede generar nuevos modelos de negocio.

Los investigadores suelen hablar de las estrategias ‘R’ —Reducir, Reutilizar, Reciclar— como principios básicos. Las estrategias R constituyen el marco básico para la transformación en una economía circular. Los objetivos son ‘reducir‘  el uso de materiales no eliminando los productos desechados, sino vendiéndolos a terceros y ‘reutilizándolos’. Para prolongar la vida útil de los productos, es necesario ‘repararlos’ para que vuelvan a cumplir su función. El ‘refabricado’ implica no sólo la reparación de los componentes, sino también su actualización al estado actual de la técnica. La ‘refabricación’, por el contrario, es el proceso de dotar a un producto de la misma calidad que uno nuevo.

La revisión general de máquinas representa un importante sector de actividad para los fabricantes de máquinas-herramienta. Waldrich Coburg, que no sólo fabrica fresadoras horizontales y verticales de gran tamaño, sino también tornos verticales y rectificadoras, ha demostrado lo que se puede conseguir en este campo. Cada año, aproximadamente, se modernizan tres máquinas. Como explica Steffen Nitzsche, director del proyecto Retrofit, la empresa ya utiliza para sus productos materiales altamente reciclables, como el hierro fundido y el acero, reduciendo así el consumo de recursos naturales. Se utiliza muy poco plástico. Las máquinas disponen de guías hidrostáticas que prácticamente no presentan desgaste y se consideran simplemente “bien rodadas” después de 30 o 40 años, señala el experto. Por ejemplo, describe una fresadora de pórtico que se construyó en 1981. La máquina —con unas imponentes dimensiones de la placa del suelo de 3.600 x 13.500 mm, una anchura de paso de 4.600 mm y una altura de paso de 3.500 mm— recibió un sistema de soporte de fresado que se revisó y modernizó por completo desde el punto de vista mecánico y eléctrico, así como un moderno accionamiento de pórtico. También se revisaron todos los engranajes de avance. La máquina recibió un sistema eléctrico completamente nuevo, así como una moderna unidad de control Siemens 840D, nuevos accionamientos de ejes y componentes hidrostáticos e hidráulicos.

En general, entre el 90 y el 95% del peso de una máquina se mantiene durante el reequipamiento. El 5% restante suele consistir en el armario eléctrico y los materiales de cable. Éstos tampoco se eliminan, sino que se entregan a un proveedor de servicios externo y se reutilizan en un 30-40%.

Matthias Helmprobst, director de tecnología de control de Waldrich Coburg, subraya que no sólo es posible renovar por completo una máquina de 40 años o más, sino también actualizarla para que esté a la última. Después de la revisión, el hecho de que la máquina utilice la última tecnología de control e informática junto con los últimos sistemas operativos y arquitecturas de seguridad significa que también cumple las normas informáticas actuales y, por tanto, puede integrarse en la red de la empresa, por ejemplo. Dependiendo del alcance de los trabajos, el coste de la modernización oscila entre el 30 y el 60% del coste de una máquina nueva comparable, por lo que suele ser la alternativa más económica.

En Waldrich Coburg, el tema de la economía circular tiene una prioridad muy alta, subraya Matthias Helmprobst. En su opinión, su implantación o no se basa menos en las posibilidades técnicas que en una cuestión de mentalidad. “Mucha gente piensa que una máquina de 40 años debe ser anticuada”, afirma, y añade: “Tenemos que cambiar esa mentalidad si queremos hacer avanzar la producción en términos de economía circular”.