Com estalviar energia durant el mecanitzat

La gent està cada vegada més preocupada pels seus nivells de consum d'energia. Actualment, a l'hora de comprar una rentadora o nevera, el nivell més alt d'eficiència en el consum A + + (per tant menor, consum) és un factor molt important, així com el consum de combustible d'un cotxe nou afectarà a la decisió del comprador. Fins i tot actualment es veu amb escepticisme la manera 'standby' de televisors i sistemes 'hi-fi'.

No obstant això, no només el sector privat està preocupat per l'estalvi, tots els nivells del món professional estan desenvolupant una consciència sobre els valuosos recursos energètics. S'ha convertit en la principal prioritat de moltes empreses de mecanitzat.

En els propers anys l'energia serà un factor decisiu en termes de cost i competitivitat fins i tot encara que sembli que els preus del petroli, gas i electricitat estiguin baixant novament. Aquesta és una tendència que amb seguretat no es mantindrà, però, significa que les companyies seguiran eliminant els equips devoradors d'energia de les seves plantes. I la maquinària sembla ser el culpable número un.

Després d'analitzar inicialment les possibilitats d'optimització del consum energètic en aire condicionat, enllumenat, compressors, etc., Que són gran part del consum total, ara és el moment de plantes de mecanitzat i màquines. Nombrosos fabricants confirmen que cada vegada més clients s'interessen per l'eficiència energètica de les seves màquines.

Un altre clar símptoma del creixent interès per aquest tema és la publicació del primer estudi científic. Es tracta de l'estudi realitzat per l'equip de Producció Compatible amb l'Entorn dirigit per l'enginyer Benjamin Kuhrke de l'Institut de Gestió de la Producció, Tecnologia i Màquina-Eina (PTW) de la Universitat Tècnica de Darmstadt, referit al consum d'energia en màquines -eina. Kuhrke explica que "l'anàlisi del cost durant el temps de vida mostra que el cost de l'energia elèctrica per a un centre de mecanitzat de potència mitjana, depenent de les condicions d'ús, pot ser de 8.800 euros i suposar un 20% del cost total d'operació ".

Una oportunitat d'estalvi que mereix atenció. Els experts inicialment diferencien per ús de la màquina. Això és degut a que el consum energètic es distribueix segons la màquina estigui operant o en temps d'espera, en aquest cas, la màquina és improductiva mentre està encesa. Hi ha per tant gran diferència entre mecanitzat a gran escala i peces unitàries. Mentre que el consum energètic durant sèries de producció de 24 hores predomina clarament amb un 97%, el consum en temps d'espera per a peces de producció unitària s'eleva al 43%. En altres paraules, sembla que hi ha un potencial d'estalvi durant els temps d'espera en producció de peces unitàries, realitzant parades sistemàtiques de la màquina o dels elements individualment.

¿Reconversió o compra de màquina nova?

Nombrosos fabricants de màquines han reaccionat a la demanda de màquines que estalviïn energia i estan enfocant els seus esforços en avançar en el disseny dels seus equips. Per descomptat, hi ha moltes màquines antigues per descobrir en naus de producció de companyies els alts nivells de consum energètic influeixen en la seva rendibilitat. Per a la direcció d'aquestes empreses no queda molt més que esmolar les seves llapis i calcular exactament quan val la pena comprar màquina nova. En alguns casos una alternativa per a beneficiar-se de la conservació d'energia consisteix en equipar la màquina amb control i servos de nova tecnologia així com altres components moderns.

Un control CNC juntament amb un PLC integrat pot eliminar el consum d'energia excessiu durant la producció de peces unitàries. Depenent de l'estat de la màquina (mod'ajust, període de manca de peces o períodes prolongats de parada) un CNC és capaç de reduir o desconnectar components individuals com il luminació, ventilació, aire comprimit, etc. Carlos Fernández, director general d'Fanuc GE CNC Espanya, confirma això: "Els nostres CNC ofereixen optimització completa per mitjà del PMC integrat. Estem buscant una solució conjunta per a aquesta tasca que correspon al fabricant de maquinària. Fanuc té un fort equip d'experts a Espanya addicionalment enfocat a l'optimització del CNC i el PMC ".

A partir d'estiu del 2009, una nova funció per al control 30i/31i/32i model A de la sèrie de CNC d'alta gamma Fanuc facilitarà l'ajust òptim dels eixos durant el mecanitzat per permetre un consum d'energia eficient: Energy Monitoring Function . Això permet una simple monitorització i lectura de valors de tots els eixos durant el mecanitzat. Addicionalment als valors puntuals, es pot llegir també valors acumulats. Totes les dades monitoritzats poden ser llegits amb FOCAS2 i mostrats amb Fanuc Picture o Fanuc Auto HMI-NC. Això significa que a més de disposar de les pantalles estàndard de Fanuc, també podrà integrar-se en la interfície personalitzat del fabricant.

Benjamin Kuhrke també ha estudiat la desconnexió temporal de diversos components: "Quan es desconnecta automàticament diversos components com hidràulics, il luminació i ventilació de capçal durant un cert període de temps, aquí és on realment s'estalvia diners. Per a un torn de 16 hores és possible reduir el cost energètic fins a un 14% ".

Per a producció de peces unitàries la desconnexió completa de la màquina és una possibilitat creixent. No obstant això, els llargs temps necessaris per a l'arrencada o desconnexió que es veuen principalment en màquines equipades amb PC, sovint impedeixen aquesta possibilitat. Els controls CNC de Fanuc i els seus motors estan disponibles per al funcionament en temps extremadament curts inferiors a 30 segons. La desconnexió es realitza sense pèrdua de temps, de manera que val la pena desconnectar la màquina fins i tot per períodes curts de temps d'espera.

La producció en sèrie ofereix menys oportunitats d'estalvi d'energia, amb l'eficàcia energètica depenent considerablement del rang i correcte dimensionament dels components.

Les majors oportunitats s'han trobat en les àrees de lubricant de refrigeració i l'aire comprimit. En contrast, la tecnologia de servos amb els seus mòduls d'alimentació, controladors i motors ha assolit un alt nivell d'eficiència. Carlos Fernández destaca que l'estalvi d'energia en els seus productes ha estat per Fanuc un tema important durant molts anys "Al Japó, país d'origen de Fanuc, el preu de l'energia és i ha estat durant molts anys més gran que en la majoria de les regions del món. Els dissenyadors sempre han estat conscients de la importància d'estalviar energia en els seus productes per poder tenir èxit. Fanuc ha obtingut grans èxits en aquest aspecte com demostren els premis atorgats durant 1999 i 2000 ".

En realitat, els servomotors de Fanuc disposen de gairebé un 100% d'eficiència i els servocontrol entre 98 i 99%. Aquí les oportunitats d'estalvi són relativament baixes. No obstant això, els dissenyadors de màquines han d'assegurar d'especificar els servos amb precisió. Els servos sobredimensionats perden eficiència i produeixen molta calor que a més de suposar un cost addicional ha de ser refrigerat. "Els nostres especialistes estan disposats a ajudar els dissenyadors de màquines durant el disseny", va explicar Carlos Fernández. Pel que fa a la particular resistència dels components Fanuc, continua dient: "Les seves reduïdes dimensions asseguren el suficient espai en l'armari de control i els requeriments de refrigeració són baixos".

Els mòduls especials d'última generació fan possible per als motors d'eixos i capçal el retorn a la xarxa de l'energia produïda en la frenada, en lloc de convertir-la en calor.

Potència d'entrada per torns automàtics de producció en sèrie

Representat en aquest diagrama, creat per TEU Darmstadt's PTW i basat en mesuraments d'energia es projecta el consum d'un modern torn automàtic de 2 capçals. L'exemple mostrat correspon a un torn d'operació de 24 hores amb un petit nombre d'operaris. En aquest cas, el motor hidràulic té la major part amb més de 15.000 kWh. Això és principalment pel fet que la bomba hidràulica utilitzada opera directament de la xarxa i té un consum constant de 4 kW. La capacitat de potència requerida per al procés és controlada per una vàlvula estranguladora mecànica que dirigeix l'oli en excés, no utilitzat, de tornada al circuit. Basat en el fet que l'hidràulic actualment només és requerit durant el 30% de l'operació, s'estima un estalvi real fins a 10.000 kWh / any per l'ús d'unitats controlades en velocitat o unitats compactes que poden ser desconnectades.

En aquest exemple el conjunt de servos ocupa el segon lloc just per sota de 13.000 kWh, compost per dos capçals i nombrosos motors d'avanç i gir, inclosa l'electrònica de potència. Com que aquests components es caracteritzen pel seu alt nivell d'eficiència, l'aproximació inicial a la reducció de cost i consum energètic descansa principalment en el dimensionament específic al procés.

Font / Gràfic: PTW de TU Darmstadt.