SINUMERIK - Producción centrada en la eficiencia energética

Con la escasez de recursos, "conseguir más con menos" está a la orden del día. Los legisladores de todo el mundo (especialmente en la Unión Europea) son duros en lo que respecta a la sostenibilidad. La medida en que las empresas se ven afectadas puede verse en cómo se adjudican los contratos en el ámbito público. Esto se refleja en el hecho de que casi todas las grandes empresas industriales han hecho de la neutralidad de CO2 una de sus principales prioridades.
Cadena de suministro para la neutralidad climática en 2050
Siemens reducirá considerablemente sus emisiones de CO2. Los hechos hablan más que las palabras, y esto no sólo se aplica a sus propias fábricas. La empresa también está examinando la sostenibilidad en sus propias cadenas de suministro. "Anualmente, compramos bienes y servicios por valor de 28.000 millones de euros, y eso es una fuerte palanca", declaró la jefa de sostenibilidad de Siemens, Jenny Bofinger-Schuster, a finales de 2021. Siemens pretende reducir las emisiones de CO2 en su cadena de suministro en un 20 por ciento para 2030 y ser neutral desde el punto de vista climático para 2050.
Un elemento central para lograrlo es la electricidad verde para una producción respetuosa con el clima. La independencia total de los combustibles fósiles probablemente sólo podrá alcanzarse a medio y largo plazo debido al fuerte aumento de la demanda de movilidad eléctrica. Por tanto, una mayor eficiencia energética en la producción es tan indispensable como eficaz para las emisiones de CO2. El constructor de automóviles Daimler hizo la siguiente declaración en su informe de sostenibilidad de 2020: "Para nosotros es importante (por ejemplo) que los sistemas de producción puedan desconectarse durante las pausas y los periodos no operativos, y que también puedan funcionar eficazmente en condiciones de carga parcial".
Sostenibilidad con SINUMERIK
Esto hace que la producción de alto consumo energético con máquinas herramienta sea objeto de especial atención, tanto en las instalaciones de producción de las grandes empresas como en las cadenas de suministro posteriores. Por ello, Siemens Machine Tool Systems pone el máximo énfasis en la eficiencia energética. La experiencia adquirida en el uso de una amplia gama de máquinas herramienta en sus propias fábricas (por ejemplo, en la fabricación de servomotores y motores de cabezal) fluye consecuentemente en las especificaciones de características elaboradas por el desarrollo de productos. En consecuencia, los paquetes de equipos CNC de SINUMERIK, así como el software de gestión de taller CNC de Siemens, desempeñan un papel importante a la hora de potenciar la eficiencia energética y garantizar una producción sostenible utilizando máquinas herramienta.
Eficiencia de casi el 97 por ciento
La eficiencia energética de los procesos de mecanizado puede medirse. El uso de energía en el accionamiento principal del paquete de equipos CNC se utiliza para aplicar la fuerza de mecanizado y para acelerar y mover las distintas masas en la máquina herramienta. Aquí, los fabricantes de máquinas, herramientas y refrigerantes pueden desempeñar su papel en la realización de mejoras. Los paquetes de equipos SINUMERIK están optimizados para lograr la máxima eficiencia energética en la fábrica. Esto no sólo se aplica a los costes energéticos. También hay que evitar la transferencia de calor a las máquinas para garantizar una alta precisión en el proceso de mecanizado. El sistema de accionamiento SINAMICS S120 tiene una eficiencia de casi el 97% en el punto de funcionamiento con carga nominal. Los motores de inducción de cabezal SIMOTICS alcanzan hasta el 92 por ciento, mientras que los motores síncronos de cabezal y de avance logran una eficiencia incluso de hasta el 94 por ciento. Es difícil mejorar estos altos valores.
La energía sobrante, por ejemplo al frenar, se reutiliza inmediatamente en la máquina. La energía se inyecta de nuevo en la línea de alimentación si la máquina no puede utilizar la energía sobrante en ese momento concreto. El resultado es que la potencia reactiva de toda la máquina puede compensarse totalmente (cos phi = 1). De este modo, no sólo se reducen los costes energéticos de la máquina, sino también las pérdidas en el equipo de alimentación de línea anterior.
Los auxiliares: los verdaderos devoradores de energía
Según un estudio realizado por la Universidad Técnica de Darmstadt, a lo largo del ciclo de vida completo de una máquina herramienta, los costes energéticos relacionados con el proceso de mecanizado propiamente dicho (el accionamiento principal del paquete de equipos CNC) sólo representan aproximadamente el 20% de los costes energéticos totales. Los equipos auxiliares tienen un consumo energético mucho mayor. Los accionamientos auxiliares de los sistemas hidráulicos, las bombas de refrigerante y los transportadores de virutas representan el 80% del uso de energía. Siemens también ofrece soluciones de eficiencia energética en este ámbito: Motores de baja tensión SIMOTICS con una eficiencia de hasta aproximadamente el 97 por ciento y convertidores de frecuencia SINAMICS, que pueden utilizarse para controlar eficazmente los motores estándar en el rango de carga parcial.
Tiempos no productivos más cortos
Las cargas de base de los auxiliares durante los momentos en los que no cae ni una sola viruta tienen un impacto especialmente negativo. Y concretamente cuando la máquina se está poniendo en marcha o cuando no está operativa. Reducir los tiempos de inactividad (o incluso evitarlos en primer lugar) es una de las medidas más importantes cuando se trata de reducir el consumo de energía de una máquina. Tanto los paquetes de equipos SINUMERIK como el software de gestión de talleres CNC de Siemens ofrecen soluciones inteligentes.
La espera inteligente como parte de la solución
Los PC y los ordenadores portátiles ya disponen de esta función desde hace tiempo, y ahora Siemens la ha implementado para las máquinas herramienta, el modo de hibernación: Una máquina que no se utiliza durante las pausas de trabajo o en el turno de tarde sin personal después del último trabajo puede apagarse. Lo mismo ocurre con los equipos auxiliares. Con SINUMERIK Ctrl+E, los fabricantes de máquinas disponen de una interfaz de aplicación predefinida con la que la máquina puede pasar al modo de hibernación paso a paso. Pulsando la combinación de teclas Ctrl+E en el panel de control de SINUMERIK, los operarios pueden desconectar manualmente los equipos auxiliares que consumen energía e incluso medir el consumo energético. Un instrumento de medición de energía en el armario de control transfiere el uso de energía por pieza y proporciona la base para optimizar la energía del proceso de mecanizado completo.
La velocidad ahorra energía
Los tiempos de preparación de los trabajos de mecanizado tienen un impacto significativo, especialmente en los centros de mecanizado universales utilizados para mecanizar pequeñas series y piezas individuales. Las cargas base de los equipos auxiliares representan los grandes consumidores de energía. SINUMERIK Operate, con su filosofía de "un toque" para configurar rápidamente las máquinas, acorta este proceso. En muchos casos, el CNC se programa con las puertas de protección abiertas, por lo que debería realizarse siempre en el proceso de planificación del trabajo. SinuTrain o Run MyVirtual Machine para SINUMERIK ONE desempeña un importante papel de apoyo. No sólo porque los programas pueden generarse fuera de línea en un sistema idéntico al de la máquina real, sino también por los tiempos más cortos en la ejecución posterior de los programas en la máquina.
Tiempo de sujeción más corto
Especialmente en el caso de las piezas en producción en serie, los tiempos de inactividad se acumulan rápidamente como resultado de la automatización de la máquina: El cambio de herramientas y de piezas requiere tiempo. El resultado: Los tiempos de sujeción a la máquina repercuten en los costes de energía. SINUMERIK, con su PLC SIMATIC integrado, también está óptimamente configurado en este ámbito. Basándose en este PLC de alto rendimiento y en las funciones CNC de alta gama, como las acciones sincronizadas y los subprogramas asíncronos, los equipos CNC de SINUMERIK desempeñan un papel importante en la optimización de la eficiencia energética de las máquinas.
Aumento de los índices de OEE
Por último, la eficiencia global del sistema de la planta de producción es la medida del consumo energético de la fabricación. Aquí también ayuda el software de gestión de taller CNC de Siemens. La máxima transparencia está garantizada por Analyze MyPerformance /OEE Monitor. Esta aplicación de software determina indicadores clave de rendimiento (KPI) significativos para la eficiencia de la fabricación. A continuación, la fabricación se optimiza con Analyze MyPerformance /OEE Tuning. Para ello, se pueden comparar períodos de tiempo y reconocer el efecto de las medidas de optimización. Los tiempos de inactividad de las máquinas pueden reducirse, si no eliminarse.
Los paquetes de equipos CNC de SINUMERIK y el Siemens CNC Shopfloor Management son, por tanto, una contribución elemental a la eficiencia energética de las máquinas herramienta. Por lo tanto, SINUMERIK no sólo es una garantía de máximo rendimiento en la máquina, sino que al mismo tiempo es un elemento importante para el taller energéticamente eficiente, el taller del mañana.