Mejoras de eficiencia energética en la fabricación de equipos

La eficiencia energética es la relación entre energía consumida y volumen producido, donde se optimiza el trabajo realizado con una determinada cantidad de energía utilizada. En este artículo explicaremos cómo puede mejorarse la eficiencia energética de la producción industrial, principalmente a través del uso de tecnologías modernas de mantenimiento predictivo.

Tradicionalmente, la producción industrial se ha caracterizado por necesitar procesos de alto consumo de energía para transformar la materia prima en un producto terminado.

A lo largo del tiempo se han perfeccionado y optimizado una amplia variedad de estos procesos y los diseños de la maquinaria que los llevan a cabo para hacerlos más eficientes, y así reducir el consumo energético. A continuación, vamos a describir los procesos más destacados en la industria de la fabricación de equipos.

Bombeo de agua 

El proceso de bombeo de agua se emplea en una gran variedad de industrias: metalúrgica, alimentaria, agrícola o textil, entre otras.

Entre los principales componentes de una bomba se encuentran los rodamientos, que soportan el eje rotativo. De presentar algún exceso de fricción o indicios de gripado, se generaría un incremento de la temperatura, el cual podría detectarse de forma temprana mediante la termografía infrarroja o incluso a través de revisiones periódicas de las vibraciones.

En algunos casos, la maquinaria lleva incorporados sensores de temperatura que indican este incremento en un panel de control. El aumento de la fricción incide negativamente en la eficiencia energética de los equipos de bombeo.

Calentamiento 

El calentamiento se utiliza (entre otras muchas aplicaciones) para cocinar, esterilizar o deshidratar alimentos y para trabajar con pinturas, cerámicas, barnices y plásticos.

La generación y transferencia del calor se pueden automatizar midiendo el desempeño de los equipos. La termografía infrarroja es una tecnología que puede utilizarse para este propósito.

Esta técnica posee grandes capacidades de detección de fugas de calor, lo cual favorece la mejora de la eficiencia energética.

Refrigeración 

De forma análoga al proceso anterior, la refrigeración se utiliza ampliamente en multitud de industrias, especialmente en la alimentaria.

Las cámaras de termografía infrarroja pueden detectar fallos en los revestimientos aislantes. Los defectos se pueden detectar buscando gradientes de temperatura, que son zonas donde la temperatura cambia de un punto a otro. También se pueden utilizar sensores de temperatura para detectar fallos. 

Actualizaciones tecnológicas y eficiencia: iluminación 

La iluminación moderna en el área industrial ha evolucionado a pasos agigantados con el desarrollo y la implementación de la tecnología LED como principal fuente de iluminación. 

El ahorro de energía eléctrica al reemplazar los focos convencionales de filamento de tungsteno por las luces LED ha sido considerable.

Una gran parte de la energía utilizada por los focos convencionales se presenta en forma de calor. Para disipar este calor, es necesario instalarlas con espacio suficiente entre ellas. Esto hace su instalación más costosa y, además, el calor supone un riesgo de incendio adicional. 

Su mantenimiento también es más costoso por los componentes adicionales. Gracias a la capacidad actual del manejo de la luz solar con fibra óptica, es incluso posible usarla en puntos de trabajo mediante colectores especiales en el techo de las instalaciones; esto permite transmitirla varios metros más abajo.

De igual manera, las labores de inspección visual se han beneficiado en gran medida de la eficiencia energética de las baterías y las lámparas modernas.

Las tecnologías de mantenimiento preventivo y predictivo nos permiten incrementar la eficiencia energética de los procesos. Esto se consigue evaluando el estado de las instalaciones de producción y, posteriormente, tomando decisiones en base a estas condiciones para establecer los intervalos entre un mantenimiento y otro.

De esta forma se evitan las paradas no programadas debido a averías inesperadas, los fallos súbitos y otros acontecimientos no deseados.

Detección de fugas de aire comprimido

En los procesos donde se utiliza aire comprimido, una causa muy común de la pérdida de eficiencia energética son las fugas de aire.

Para detectarlas, suelen usarse detectores ultrasónicos o cámaras industriales de imágenes acústicas dotadas de micrófonos de alta sensibilidad, que captan ondas que el oído humano no percibe.

Es muy importante la inspección periódica de accesorios como codos, boquillas y uniones en T del sistema de aire comprimido, al igual que verificar la buena condición de las tuberías de este sistema. Los costes de la electricidad serán más altos si se presentan fugas de aire comprimido.

Si existieran fugas, este ciclo se repetiría innecesariamente, afectando negativamente a la eficiencia energética del sistema.

Inspección visual

La inspección visual se considera una de las técnicas de inspección más antiguas y se utiliza en la gran mayoría de las industrias a escala global. La diversidad de los equipos de inspección disponibles y las avanzadas tecnologías existentes para el análisis de imágenes facilitan mucho esta labor de inspección. Para realizar este tipo de inspección en los procesos de producción se suelen usar cámaras de alta resolución, a fin de poder guardar un registro de los defectos detectados.

Termografía infrarroja

Las cámaras termográficas usan una de las tecnologías más versátiles actualmente. Su capacidad de medir y resaltar puntos calientes en las superficies de interés es de mucha utilidad. Se usa para:

• Detectar escapes de calor o fluidos fríos en sistemas de transmisión de diversos tipos: vapor, agua caliente, aire caliente, aire frío, gases de refrigeración, etc.
• Detectar el calentamiento por mala lubricación o por exceso de fricción en componentes mecánicos, rotativos o lineales.
• Detectar de forma temprana los sobrecalentamientos en los sistemas eléctricos.

Controles de vibración

La medición de las vibraciones de los equipos es una técnica extendida para el mantenimiento en los procesos industriales. Actualmente, muchos equipos incorporan controles de vibración.

Estos controles procesan la información de los sensores de vibración y se usan cuando un equipo de bombeo entra en la condición conocida como cavitación. La cavitación es un fenómeno físico mediante el cual un líquido, en determinadas condiciones, pasa a estado gaseoso y, unos instantes después, pasa nuevamente a estado líquido.

Cuando una bomba entra en la región de cavitación, su nivel de vibración suele incrementarse. Esto puede detectarse de forma temprana gracias a los sensores de vibración y, así, tomar las medidas necesarias para corregirlo.

Con cada iteración de un diseño se persigue un incremento del rendimiento y, por ende, de la eficiencia energética en la fabricación. Esto aplica a casi toda la maquinaria moderna y abarca un sinfín de tecnologías, desde lubricantes y líquidos de enfriamiento eficientes hasta recubrimientos platinados y rodamientos de muy baja fricción, entre otros.

Al incorporar en la industria tecnologías como, por ejemplo, los brazos robóticos para la soldadura automatizada, la eficiencia de este subproceso se incrementa mucho.

Este grado de automatización permite, entre otras ventajas, optimizar el ciclo de trabajo del equipo para que suelde continuamente, en lugar de recurrir a un proceso manual en el que cada cierto tiempo debe detenerse la soldadura para evitar el recalentamiento de la maquinaria.

El papel del mantenimiento predictivo para el mantenimiento y mejora de la eficiencia energética es clave. La capacidad de este tipo de mantenimiento para mitigar la aparición de fallos disminuye los tiempos de inactividad de las líneas de producción, lo que es especialmente importante en industrias de alta productividad.

Como ejemplo podemos citar una línea de producción que necesita un horno de tratamiento que funcione constantemente a 750 °C, y cuyo proceso de encendido y apagado dure de 2 a 3 horas para evitar fisuras en el material refractario. En escenarios similares a este, un fallo inesperado puede provocar esperas largas aunque se solucione rápidamente.

El papel del mantenimiento tanto preventivo como predictivo es crucial para la detección y mitigación temprana de fallos en los diferentes equipos, sistemas y subsistemas de cualquier industria. El efecto del mantenimiento en la eficiencia energética se deriva principalmente del elevado impacto de este en la continuidad operativa.