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01/04/2020
Alberto Vegas Menchero, responsable de General Motion Control en Siemens
Demandas de la industria en el tren de accionamiento
¿Qué necesidades presentan las diferentes industrias en las que actúan los variadores de frecuencia?
Familia completa de variadores en baja tensión SINAMICS. Familia completa de variadores en baja tensión SINAMICS.// FOTO: Siemens.

Cada tipo de sector industrial que utiliza variadores responde a unas determinadas necesidades. Sin embargo, hay virtudes comunes que todas las industrias buscan en el variador como eficiencia, disponibilidad, seguridad, conectividad, virtualización, productividad o flexibilidad. Por ello, los variadores de frecuencia deben cumplir requisitos más amplios como la coordinación entre todos los elementos del tren horizontal e integración en la automatización del sistema. Además, deben estar preparados para la digitalización e integrar el mayor número de funciones de seguridad disponibles.

No todas las industrias responden a las mismas necesidades. Analizamos a continuación cómo son de diferentes en el ámbito de los variadores de frecuencia.

Industria de alimentación

Si ponemos el ejemplo de una producción de bebidas, en las que se embotellan miles de botellas diariamente, lo que buscan es:

1.Conectividad para mejorar la productividad. Es muy importante conocer todos los KPIs relevantes del embotellado en tiempo real para saber si la producción se está desviando de los estándares de calidad, lo cual evita tiempos de parada, ayuda a corregir los errores y mejora la productividad.
2. Estándares de comunicación entre máquinas para hacer los procesos de ingeniería más flexibles y sistemáticos.
3. Mayor eficiencia, lo que repercute en menores costes de producción y mayores márgenes en el negocio.

Fabricante de bombas

En este tipo de industria donde muchas veces la bomba está instalada en localizaciones remotas y de difícil acceso es importante ofrecer soluciones de conditioning monitoring, soluciones digitales basadas en la nube que nos permitan saber en todo momento el estado en el que se encuentra nuestra aplicación.

Se abre en ese sentido un horizonte para poder explotar nuevos servicios basados en la conectividad y que aseguran más disponibilidad y eficiencia en las instalaciones. Y, por otro lado se pueden llevar a cabo estudios más detallados de eficiencia energética y tomar medidas correctivas.

Sistemas de ventilación en túneles

Cada túnel es muy diferente pero lo que es prioritario en todos es la seguridad, pues se tiene que actuar muchas veces en situaciones de extrema emergencia como cuando se produce un incendio.

En ese sentido el poder simular diversos escenarios y ver cómo se van a comportar las instalaciones de antemano es primordial para encontrar la mejor solución de ingeniería en situaciones muy similares a lo que nos encontramos en la realidad, de esa manera podremos seleccionar los equipos óptimos en cada situación.

Si la situación no es de emergencia, lo que prima es la eficiencia energética, en ese caso sería importante simular los diferentes escenarios por ejemplo en función del tráfico. Por tanto, las herramientas de simulación son importantes también para la eficiencia.

Si buscamos más ejemplos de distintas industrias donde se usan variadores, como la industria del papel, la del automóvil, intralogística…, en todas ellas se demandan las mismas funcionalidades: eficiencia, disponibilidad, seguridad, conectividad, virtualización, productividad, flexibilidad… Basándonos en dichas demandas, surgen distintas cuestiones.

¿Qué características deben cumplir los variadores de frecuencia?

Las aplicaciones y requisitos de los variadores de frecuencia son cada vez más amplios desde equipos de baja tensión pasando por media tensión e incluso en corriente continua.

Además, no debemos tener en cuenta solo el variador en sí, sino que es importante la coordinación entre todos los elementos del tren horizontal (motores y acoplamientos) y que esté perfectamente integrado en la automatización del sistema para que la integración sea lo más sencilla posible. Otra tendencia que afecta no solo a los variadores, sino a todos los elementos de la industria, es que estén preparados para la digitalización, y para ello tienen que participar de todas las herramientas que la digitalización nos ofrece: conectividad, análisis de datos, virtualización, integración en herramientas de ingeniería y puesta en marcha. Por otro lado, la seguridad es un requisito fundamental. Además, es importante la posibilidad que los variadores integren el mayor número de funciones de seguridad disponibles para proteger a personas y máquinas.

Configuraciones versátiles para soluciones de la industria

Como hemos comentado al comienzo del artículo, cada industria tiene sus necesidades, por tanto los variadores se deben adaptar a ellas. Como resultado de esto y a pesar de que los variadores han de cubrir amplias funcionalidades, deben ser también capaces de adaptarse a cada industria. Incluso en algunos casos como el de la intralogística y en infraestructura los variadores deben tener funcionalidades dedicadas.

Digitalización

Como hemos comentado con anterioridad, es fundamental que la industria y los variadores estén preparados para la digitalización. Las ventajas que aporta la digitalización en los variadores es la mayor disponibilidad, mantenimiento más sencillo, aumento de la productividad y de la eficiencia.

La gran cantidad de datos que aportan los variadores nos debe permitir analizar los comportamientos operativos para de una manera sencilla estar informados de las condiciones en las que se encuentran nuestros accionamientos y de ese modo tener los inputs necesarios para optimizar nuestra producción y disponibilidad.

La digitalización no solo atañe a la conectividad. De igual manera es importante facilitar la integración de los variadores en las herramientas de virtualización tanto del hardware como de la puesta en marcha virtual, para testear nuestras máquinas o instalaciones en el mundo virtual y de ese modo evitar errores y reducir el “time- to-market”.

Herramientas de Ingeniería

La participación de los variadores en las herramientas de ingeniería es crucial, tanto en la fase de diseño como en la puesta en marcha. Por ello, la integración de los variadores en dichas herramientas tiene que ser lo más confortable, amigable y eficiente posible.

Seguridad Integrada

Un elemento clave para los variadores es la seguridad integrada. La seguridad de operarios personal de mantenimiento y de las líneas de producción se debe poner en primer lugar. Para ello es muy importante que los variadores de frecuencia cuenten con funciones de seguridad integradas pues dicha integración ahorra tiempo de ingeniería y de instalación y evita errores de montaje.

Cuando hablamos de funciones de seguridad, dichas funciones son cada vez más complejas, no bastaría con un simple STO (parada a eje libre) sino que debemos ser capaces de ofrecer funciones como la SLS (control seguro de velocidad) SSM (monitoreo seguro de la velocidad), SLT (control de par seguro) o SP ( control de posición seguro).

Además, y cada vez más importante, es que los comandos de dichas funciones de seguridad se transmitan a través de un bus seguro de comunicación como es Profisafe.

Soluciones de sistema

Al hablar de variadores no debemos pensar en ellos como un elemento aislado, como venimos repitiendo a lo largo del artículo, lo importante es la aplicación en la industria.

Cuando un cliente nos demande un variador deberíamos ofrecerle una solución que tenga en cuenta todo el tren de accionamiento considerando el motor/servo, los acoplamientos y las reductoras para dar la solución mecánicamente óptima. Y por otro lado, debemos pensar qué tareas de control de movimiento vamos a realizar para combinar nuestro variador con el sistema de automatización correcto para que el control de nuestra aplicación sea también optimo. De esa manera reduciremos los tiempos de reacción y haremos la máquina o el sistema de nuestro cliente mucho más productivo.

En ese proceso de buscar la solución idónea para nuestro cliente es muy importante también el tipo de comunicación que usemos y en ese sentido buses de campo como Profinet nos aportan seguridad y rapidez.

A la hora de pensar en variadores tenemos que ir a un concepto mucho más holístico que nos haga ahorrar tiempo y dinero y nos permita ser más competitivos en el mercado.

Servicios asociados a los variadores

Tal y como venimos comentando, cuando pensamos en variadores no nos podemos quedar solo en el producto sino en la solución y dentro de la solución forman parte los servicios asociados.

La digitalización también forma parte de este nuevo concepto de servicios. Por tanto, que los variadores sean capaces de transmitir datos en tiempo real nos permitirá una interacción más perfecta que la que teníamos hasta la fecha. Basándonos en dicha consistencia de datos es muy interesante tener aplicaciones dedicadas para los variadores de frecuencia. Dichas aplicaciones basadas en plataformas cloud nos permitirán ganar transparencia y analizar tendencias, lo que deriva en recomendaciones de mantenimiento e incluso tener notificaciones en tiempo real de posibles estados críticos en nuestra instalación.

Alberto Vegas Menchero
Responsable de General Motion Control en Siemens


Este artículo aparece publicado en el nº 517 de Automática e Instrumentación, pág. 52-54.
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