Potencial de ahorro energético con un funcionamiento continuo de la máquina

En nuestra página sobre el tema hemos analizado varios puntos de partida para un potencial de ahorro. Desde la crisis energética, la necesidad de optimizar los procesos de fabricación para ahorrar en costes es cada vez más importante.

En el siguiente artículo, analizaremos las causas de un consumo de corriente innecesario a través de la máquina, con especial atención en los tiempos de funcionamiento. Para poder trabajar con datos válidos, RWTH Aachen ha llevado a cabo una serie de pruebas en el laboratorio de máquinas-herramientas por encargo de Hoffmann Group. Aquí le resumimos lo más importante. Puede descargar el estudio completo .

Si queremos reducir el margen de ahorro, debemos excluir los costes fijos en los que la empresa no puede influir. Por ejemplo, las mediciones realizadas en un centro de mecanizado: más de la mitad de los costes de consumo de energía de las máquinas-herramientas son un requisito previo para que el proceso de mecanizado funcione y, por lo tanto, son fijos.

¿Tiene sentido reducir la potencia de arranque de viruta?

En primer lugar, se plantea la cuestión de si la reducción de los posibles factores de coste conduce a una reducción del consumo de energía o si el efecto de ahorro puede incrementarse aún más aumentando la reducción.

El siguiente ejemplo de aceleración de ejes de la serie de pruebas demuestra que no siempre es así. El análisis de los datos con diferentes valores de reducción de la aceleración de ejes muestra que el efecto positivo era limitado e incluso volvía a invertirse después de un determinado valor de reducción.

Como podemos ver en los datos de la serie de pruebas: solo se pudo determinar un ahorro en kWh en el proceso energético cuando la aceleración del eje se redujo al 75 %, y solo fue ligeramente. Si la aceleración del eje se reduce otro 25 %, el consumo volvía a aumentar. Esto se debe a que el tiempo de funcionamiento de las unidades auxiliares aumentó en consecuencia a una mayor duración de fabricación.
Esto quiere decir que el pequeño ahorro en el consumo energético se vuelve a perder debido a unos tiempos de fabricación más largos.

Opciones para una estrategia de mecanizado de alto rendimiento

Desde el punto de vista energético, una reducción de la potencia de arranque de viruta no siempre es la opción elegida, ya que el tiempo de funcionamiento de las unidades auxiliares puede aumentar por encima de un rango determinado. También puede apreciarse el efecto máximo alcanzable. De este modo, el centro de atención está en el uso de una estrategia de mecanizado de alto rendimiento para ahorrar en costes en el proceso de fabricación.

Ahorro de energía durante los tiempos de espera con instrumentos de sujeción modernos

Los datos del estudio dejan claro que las máquinas-herramienta no solo consumen cantidades considerables de energía durante el arranque de virutas, sino que también lo hacen durante los tiempos de espera. Esto nos lleva a la pregunta de cómo podemos ahorrar energía para aumentar la producción mediante la reducción de los tiempos de equipamiento.

Una opción sería invertir en instrumentos de sujeción modernos. Por ejemplo, los sistemas de sujeción de punto cero, ya que disponen de un centrado y un ajuste rápidos del componente. Con su ayuda, el equipamiento se puede hacer fuera de la máquina sin tener que interrumpir la fabricación. Otro ejemplo de ello son los tornillos de banco de 5 ejes, que pueden utilizarse para mecanizar el componente en una sola sujeción.

Potencial de ahorro energético mediante los lubricantes refrigerantes

Ya hemos dedicado un capítulo de nuestra página de temas al potencial de ahorro de los lubricantes refrigerantes. Lo resumiremos brevemente aquí: alrededor de un 37,3 % del proceso de mecanizado se atribuye al suministro de lubricantes refrigerantes y a la preparación del refrigerante. Se trata de un importante consumidor de energía sobre el que se puede influir directamente.

El siguiente ejemplo del informe muestra lo elevado que es el porcentaje anual de costes de los lubricantes refrigerantes:

Siempre que sea posible, el mecanizado en seco puede ahorrar electricidad y, dependiendo de los ajustes, también puede aumentar el rendimiento al mismo tiempo. Entre un 8 y un 16 % de los costes en el proceso de fabricación se atribuyen al suministro de refrigerante en la herramienta. Aunque solo se cambie parcialmente al mecanizado en seco, puede suponer un importante ahorro de energía y puede notarse en la facturación.

Es decir, debería evitarse un funcionamiento continuo del lubricante refrigerante. Para soluciones individuales, se requiere un asesoramiento especializado. Para ello, consulte a empresas especializadas correspondientes. En Hoffmann Group, solo le podemos asesorar sobre las herramientas adecuadas en este contexto.

Aumentar el uso de las máquinas en lugar de apagarlas

¿Por qué no hacer lo que parece obvio y apagar la máquina durante los tiempos de inactividad?
Quien fabrique componentes de gran precisión sabrá la respuesta: la razón es que se enfría la bancada de la máquina. Esto debería evitarse en máquinas-herramienta con exigencias de precisión especiales porque, de lo contrario, no puede garantizarse la calidad.
Si le interesan los datos detallados, encontrará las curvas térmicas correspondientes en el estudio científico. Aquí se comparan aplicaciones con exigencias de precisión especiales con aplicaciones en las que los efectos de las paradas regulares de la instalación se sitúan dentro de unos márgenes aceptables.
Pero tampoco hay que olvidarse de que encender y apagar habitualmente la máquina puede acortar la vida útil de los componentes electrónicos, como los elementos semiconductores o los condensadores.
Entonces, ¿dónde se puede ahorrar energía en los componentes durante un funcionamiento continuo de la máquina? No podemos obviar el papel de los picos de carga.

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Descargue ahora el estudio de RWTH Aachen y obtenga más información. (PDF)