Al abrir el informe técnico ISO/TR 22165, que trata de la mejora de la eficiencia energética de los sistemas neumáticos, y desplazarnos por la introducción, encontramos esta frase "Sólo si la máquina se adapta de forma óptima a las necesidades (por ejemplo, ciclo de trabajo, precisión, grado de automatización), puede funcionar el concepto energético desarrollado para ella".
Por Danilo Giordana, Director de Proyectos de Eficiencia Energética, SMC Italia
JUNIO 2023
¿Qué significa "óptimamente adaptado"? Más allá de un diseño orientado a crear coherencia entre productividad y consumo, lo que en sí mismo no es un hecho, podemos identificar tres vías para responder a esta pregunta. .
En primer lugar, el concepto de digitalización, es decir, la recogida de datos a lo largo del tiempo para analizar el comportamiento de la máquina respectiva y compararla con máquinas similares. Hoy en día se habla mucho de ello, pero el estado actual del parque de máquinas está aún lejos de la plena digitalización.
En segundo lugar, está la opción del mantenimiento basado en la condición (CBM), que ayuda a mejorar la eficiencia funcional. Sólo alcanzando las condiciones óptimas de funcionamiento de una máquina, también desde el punto de vista neumático, estableceremos una especie de "huella digital" de la máquina y podremos detectar con prontitud cualquier desviación.
En tercer y último lugar, la maquinaria debe realizar su función de forma sostenible y eficiente desde el punto de vista energético, consumiendo sólo lo mínimo y cuando sea necesario.
Sistema de gestión del aire de SMC - Serie AMS20/30/40/60 (Fotos 1 y 2). En la pantalla del concentrador se pueden ver los parámetros visualizados en tiempo real: presión, caudal de aire instantáneo, valor de consumo de aire, temperatura del fluido.
Analicemos ahora cómo responde a estos imperativos el sistema SMC, denominado Air Management System (AMS) (foto 1). En lo que respecta a los dos primeros aspectos, la digitalización y la CBM, el sistema recopila datos relativos a la presión, la temperatura, el caudal instantáneo, el consumo, las paradas de la máquina y las desviaciones debidas a fugas de aire, y lo transmite todo al ordenador de la planta configurado para recopilar y analizar datos. Los datos se envían a través de Ethernet-IP/OPC UA o Profinet/OPC-UA; o EtherCAT, mediante el protocolo Open Platform Communications United Architecture (OPC UA). El núcleo del sistema, denominado Hub, se conecta mediante un cable Ethernet y puede actuar como colector de otros diez Hubs. La pantalla del dispositivo ya permite ver algunos parámetros clave en tiempo real (foto 2). Cada Hub incorpora un puerto IO-link adicional que permite conectar un dispositivo adicional que utilice el mismo protocolo de comunicación, para satisfacer las necesidades específicas del usuario.
Por otro lado, en lo que respecta al ahorro energético y la consiguiente reducción de emisiones de CO2, a partir de la personalización de los parámetros por parte del usuario, el sistema es capaz de reconocer cuándo la máquina se detiene debido a cualquier imprevisto. Después de un tiempo establecido por la ingeniería del proceso, el AMS pone la máquina en modo de espera, reduciendo la presión a un valor establecido, ahorrando así energía. Cabe señalar que existe una correlación directa entre el nivel de presión y el valor de consumo de energía. Transcurrido un tiempo determinado, que también puede predeterminarse, el sistema puede aislar completamente la máquina hasta el siguiente rearranque.
¿Qué hace que AMS sea adaptable?
La posibilidad de programar el sistema directamente a través de la función Web Server (foto 3); conectando un ordenador portátil al dispositivo, es posible programar el umbral y establecer el tiempo para poner la maquinaria en stand-by y, si es necesario, para desconectarla completamente de la red neumática. Esta función facilita enormemente al jefe de producción la personalización del funcionamiento de la maquinaria y, por tanto, la reducción del consumo de energía. Los parámetros clave del dispositivo también se pueden programar fácilmente desde el teclado del producto, por lo que el jefe de producción siempre puede cambiar fácilmente los ajustes. Al programar el AMS utilizando este método, no es necesario modificar el programa del PLC de la máquina; incluso una máquina con lógica de relés puede hacerse "inteligente" en lo que respecta al consumo de energía y la sostenibilidad.
Gráfico de funcionamiento, los valores numéricos son a título ilustrativo
En cuanto a la instalación, el sistema debe colocarse a la entrada de la maquinaria o en la aplicación que se desea controlar. Un último aspecto interesante, insinuado anteriormente, especialmente para un centro de producción con un parque de máquinas existente, es que la unidad inteligente está disponible en dos configuraciones: Hub "base" o "remoto". La base se conecta al ordenador de supervisión mediante un cable Ethernet, pero el mismo Hub base puede recoger señales de diez módulos Hub remotos mediante conexión inalámbrica, con un alcance de hasta cien metros. Los datos de once máquinas -o incluso veintidós si se utiliza el puerto IO-link adicional- pueden recopilarse desde un único punto de conexión físico, con considerables ventajas en términos de facilidad de instalación y costes de disposición de la red. Los sistemas base y remoto están disponibles actualmente en las siguientes configuraciones: Ethernet-IP/OPC UA o Profinet/OPC-UA; o EtherCAT. También está disponible la opción de conectar los dispositivos únicamente por cable. Por último, el sistema es totalmente abierto e interactúa con cualquier software de gestión de energía disponible en el mercado. De este modo, la actualización tecnológica y personalizada de las máquinas existentes resulta fácil y rentable.
Recapitulando y volviendo a la pregunta original: adaptar una máquina para que satisfaga óptimamente las necesidades implica el mejor diseño posible y equiparla con sistemas modernos que permitan monitorizarla, detectar posibles problemas con antelación y consumir la menor cantidad de energía posible. Con el sistema AMS, alcanzar estos objetivos está realmente al alcance de todos.
Página de programación a través de la función Servidor Web. Tenga en cuenta que se trata de simples parámetros de funcionamiento que deben introducirse únicamente en los campos predefinidos.
