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El variador de velocidad: una herramienta de IIOT que beneficia tanto a los OEM’s como a los usuarios finales

La competitividad es, a día de hoy, uno de los mayores retos para cualquier tipo de fabricante que actúe a nivel global. Una demanda fluctuante, la tendencia hacia una personalización masiva de productos, los altísimos requerimientos de productividad y calidad que permitan mejorar la cuenta de resultados… son unos pocos ejemplos de los desafíos a los que se enfrenta la Industria actualmente.

Por ello los fabricantes de maquinaria (OEM’s), que proveen a la Industria de tecnología de fabricación, han de ser capaces de dar solución a la gran variabilidad del mercado sin que ello implique nuevas inversiones del usuario final.

Control de motor con variadores de velocidad

 

La solución para el éxito de los OEM, pasa por desarrollar máquinas con una alta flexibilidad (capacidad para realizar producciones diversas), alto rendimiento (capacidad de fabricación por unidad de tiempo), máxima disponibilidad (tiempo de máquina dedicado a producción), mínimas pérdidas por calidad y máxima seguridad del operario.

Para mejorar cada uno de estos parámetros, un factor clave es la capacidad de integración de las máquinas tanto en las líneas de producción (Operational Technology) como en los sistemas de gestión empresarial (Information Technology). Son las tecnologías relacionadas con el Internet Industrial de las Cosas, IIoT, las que facilitarán esta conectividad que permitirá mejorar la totalidad del proceso productivo.

Los retos a los que se enfrentan las máquinas son derivados en parte a los componentes de las mismas. Es por ello que un elemento tan importante y común para el control motor como es el variador de velocidad (VSD) además de proporcionar las ventajas funcionales – control preciso de par y velocidad – para las que está diseñado, hoy en día ha de ser capaz de ofrecer una serie de capacidades que el mercado demanda:

  • Eficiencia – Según la Energy Information Administration de Estados Unidos, la industria representa más del 40% del consumo eléctrico a nivel mundial. Y en el sector industrial, los motores eléctricos suponen más de la mitad del consumo de electricidad. Los VSDs pueden controlar motores de inducción, reluctancia y síncronos y son mucho más eficientes que los métodos de arranque directo. El hecho de que el variador de velocidad permita regular la velocidad de los motores según las necesidades de la máquina, permite ahorrar hasta un 30% de la energía, según la aplicación. Además, el arranque controlado de las fases de aceleración y deceleración ayuda a prevenir el desgaste de los sistemas mecánicos.
  • Seguridad – Las funciones de parada de emergencia, que llevan la máquina a un estado operativo seguro en el menor tiempo posible, ayudan a evitar los accidentes e incrementan la productividad. La manipulación y el transporte también pueden protegerse en función de las necesidades de diseño. Por ejemplo, se pueden utilizar dispositivos de detección de seguridad como cortinas de luz o interruptores para limitar la velocidad de la máquina (o para detenerla si es necesario). Los variadores están equipados con función de desactivación segura del par (Safe Torque Off), y cumplen con las normativas de seguridad de las máquinas, como por ejemplo las  EN ISO 13849-1 y EN62061. Estos variadores contribuyen también a optimizar el diseño y ofrecen una seguridad fácil de integrar.
  • Dinamismo y repetitividad – el dinamismo es la capacidad de un sistema de seguir referencias de velocidad cambiantes, mientras que la repetitividad es la capacidad de repetir el resultado del movimiento. Ambas características son muy importantes en ciertas aplicaciones ya que permiten mejorar la productividad del sistema disminuyendo los problemas de calidad del producto final. Un ejemplo podrían ser las cintas de transporte que controlan el flujo de producto, agrupándolo y desagrupándolo en función de las necesidades. En este caso el dinamismo y la repetitividad permiten que la separación entre grupos sea menor (mayor flujo de productos por unidad de tiempo) aumentando además la velocidad de la máquina.
  • Flexibilidad – en una industria en la que el time-to-market es tan importante, los variadores de velocidad han de ser versátiles, capaces de adaptarse a las necesidades variantes de los fabricantes de maquinaria. Dicha versatilidad es una ventaja tanto para el fabricante de maquinaria, que dispone de gran variedad de posibilidades para su máquina en un solo equipo, como para el usuario final, que simplifica el stock de mantenimiento considerablemente. En cuanto a la flexibilidad operativa, el uso de variadores de velocidad permite ajustar la velocidad de producción a las necesidades de la planta, eliminar sistemas de transmisión mecánicas (mediante sistemas maestro-esclavo) que dificultan el cambio de formato de las máquinas o cambiar el modo de funcionamiento en función de las características del producto a producir. La combinación del PLC y el variador de velocidad permite explotar toda la capacidad de funcionamiento del variador de velocidad.
  • Mantenimiento predictivo – La capacidad de proporcionar datos facilita el análisis del comportamiento del motor. Algunos VSDs están equipados con un servidor web que es capaz de supervisar la continuidad de un proceso con registros de tiempos y datos relevantes del motor. Además, estos datos pueden ser compartidos con un PLC, aumentando la capacidad de cálculo y lógica del sistema. El VSD proporciona información relevante, como la corriente del motor, el estado térmico del motor, el par motor o el voltaje del bus DC, los cuales, historizados, permiten conocer el estado del variador en el momento exacto de un fallo. Esto permite un análisis profundo de las causas y prevenir fallos futuros similares.
  • Conectividad y ciberseguridad – en una industria en la que el flujo de datos adquiere cada día más importancia, es imperativo disponer de elementos de campo que sean capaces de integrarse en las redes operativas de la empresa. Los VSD son dispositivos conectados, y esta conectividad puede ser usada para publicar la información de los variadores en las redes del sistema. A medida que más máquinas industriales y sistemas de control se conectan a las redes operativas (OT) de las empresas que a su vez convergen con las redes ofimáticas (IT), aumenta la preocupación sobre la ciberseguridad. Es importante que los VSDs se certifiquen en el nivel 2 de Achilles®. Se trata de una certificación independiente que asegura que el dispositivo en cuestión cumple con los estándares de seguridad requeridos por la industria. Como resultado, estas máquinas están protegidas contra las ciberamenazas.

 

 Definitivamente, el variador de velocidad es un dispositivo crucial para la industria 4.0, ya que por una parte cumple con los requisitos productivos (eficiencia, flexibilidad, productividad), como con las necesidades de conectividad y flujo de la información (IIoT), siempre bajo entornos seguros, tanto para el operario como para los datos.


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