Eficiencia energética en la Industria 4.0

 En un contexto global donde la crisis climática exige acciones inmediatas, el concepto de eficiencia energética ha dejado de ser una opción para convertirse en una necesidad imperiosa. Alineado con el ODS 7 (Objetivos de Desarrollo Sostenible) de la ONU, que aboga por una energía asequible y no contaminante, el papel de la tecnología es fundamental. Pero, ¿cómo pueden la digitalización y la Industria 4.0 ayudarnos a hacer más con menos?.

La eficiencia energética, en este contexto, se define no como la privación, sino como la inteligencia aplicada: reducir el consumo manteniendo la misma funcionalidad. Un ejemplo paradigmático de esto es el caso de Telefónica, que ha logrado reducir su consumo de energía un 8,6% desde 2015, a pesar de que el tráfico de datos en sus redes se ha multiplicado por más de ocho. Esto demuestra que la modernización tecnológica es el camino más directo hacia la descarbonización.

Se identifican dos grandes frentes de actuación:

1. El Hogar Conectado (Domótica): La entrada del Internet de las Cosas (IoT) en nuestras casas permite una gestión granular de la energía. Desde termostatos inteligentes hasta electrodomésticos que detectan consumos irregulares o dispositivos como el descodificador de Movistar Plus+ que se apaga automáticamente. La tecnología nos empodera para tomar decisiones conscientes, complementadas con hábitos sencillos como evitar el modo standby o gestionar correctamente la carga de baterías.

2. La Industria 4.0 y el Entorno Empresarial: Aquí es donde la revolución es más palpable. La digitalización industrial utiliza Big Data e Inteligencia Artificial (IA) para transformar el consumo de energía de un coste fijo a una variable gestionable.

Algo de lo más destacable es el cambio de paradigma en el sector industrial. Tradicionalmente, la sostenibilidad se veía como un coste añadido; sin embargo, en la era de la Industria 4.0, la eficiencia energética es sinónimo de competitividad.

La clave reside en el Dato. Sin conectividad y sensores (IoT), no hay datos; sin datos, no hay análisis; y sin análisis, no hay optimización. La capacidad de una fábrica para "auto-regularse" térmicamente o ajustar su potencia basándose en la demanda real es lo que diferencia a una industria tradicional de una industria inteligente.

En resumen, la tecnología y la Industria 4.0 no son el enemigo del medio ambiente, sino su mejor aliado. Ya sea a través de pequeños gestos en nuestros dispositivos móviles o mediante complejos algoritmos de IA en una planta de producción, la digitalización nos ofrece las herramientas necesarias para cumplir con los requisitos acordados. La energía más limpia es aquella que no se desperdicia, y la tecnología es la llave para cerrar el grifo del derroche.

El uso de motores de alta eficiencia en la industria podría reducir el 10% del consumo mundial de electricidad

 

Las industrias del mundo se encuentran en 2022 en una encrucijada energética. La urgencia del cambio climático exige por parte de la industria, los gobiernos y la sociedad civil una colaboración sin precedentes con acciones conjuntas para tomar la delantera y ayudar a revertir el impacto medioambiental.

 

Este año, la escasez de energía, provocada por la pérdida de petróleo y gas rusos tras la invasión de Ucrania han provocado presiones inflacionistas y nuevos retos para la seguridad energética que no hacen sino agravar la situación. La mejora de la eficiencia energética es una oportunidad que no ha sido explotada aún con el objetivo de reducir tanto los costes como las emisiones de carbono. La industria, por ejemplo, es un sector clave para lograr los ambiciosos objetivos impuestos en la Cumbre del Clima de París y los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU. De hecho, según datos de la Agencia Internacional de la Energía (IEA, por sus siglas en inglés), la industria es el mayor consumidor mundial de electricidad, gas natural y carbón, ya que representa el 42% de la demanda de electricidad.

 

Tal y como explica Kevin Lane, director del programa de eficiencia energética de la Agencia Internacional de la Energía (AIE), “la eficiencia energética beneficia a las empresas y al clima, aunque la industria tiene mucho camino a recorrer para combatir el cambio climático a través de distintas acciones, como el aumento del uso de energías renovables, la inversión en procesos con bajas emisiones de carbono y el desarrollo de modelos comerciales circulares”.

 

 

Los motores tienen un gran potencial de mejora en eficiencia energética

 

Un nuevo Manual de eficiencia energética industrial, publicado por Reuters y el Movimiento por la eficiencia energética, un foro mundial de unas 200 organizaciones que comparten ideas, prácticas recomendadas y compromisos para conseguir un mundo más eficiente desde el punto de vista energética; muestra que la mejora de la eficiencia energética industrial es la forma más rápida y eficaz para que una empresa reduzca sus costes de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero.

 

“Existen soluciones de eficiencia energética que pueden ayudar a la industria a mitigar el cambio climático y a reducir los costes de la energía sin comprometer el rendimiento y la productividad”, afirma Tarak Mehta, presidente del área de negocio Motion de ABB. “Con los recientes avances tecnológicos en materia de eficiencia energética, el potencial de mejora en la industria es significativo y está disponible ahora mismo. Así que, en lugar de apagar las luces y detener la producción para ahorrar dinero, esta nueva e importante guía explica los pasos prácticos que pueden dar los directivos para reducir el uso de la energía y sus facturas manteniendo las operaciones actuales”.

 

Precisamente, una de las claves de este estudio se centra en el potencial en lo relativo a eficiencia que tienen los motores. Un 46% de la electricidad mundial se utiliza para producir energía mecánica a través de sistemas accionados por motores eléctricos. En este sentido, las cadenas cinemáticas que se utilizan en la industria para convertir la energía eléctrica en movimiento tienen un gran potencial de mejora en eficiencia y productividad.

 

Dada la omnipresencia de los motores en la industria, una transición generalizada a máquinas más eficientes puede producir importantes reducciones en los costes de energía y emisiones. Y es que la instalación de motores de alta eficiencia consiste simplemente en sustituir las máquinas antiguas por otras nuevas de mayor eficiencia. Aproximadamente el 75% de los motores industriales en funcionamiento se utilizan para hacer funcionar bombas, ventiladores y compresores, una categoría de maquinaria muy susceptible de grandes mejoras de eficiencia.

 

Se calcula que, si los más de 300 millones de sistemas industriales accionados por motores eléctricos actualmente en funcionamiento se sustituyeran por equipos optimizados de alta eficiencia, el consumo mundial de electricidad podría reducirse hasta un 10%. De hecho, los motores energéticamente eficientes ofrecen resultados inmediatos en términos de reducción de energía y emisiones, y pueden amortizarse en menos de un año. Además, la instalación de convertidores de frecuencia puede mejorar la eficiencia energética de un sistema accionado por motor hasta en un 30%, lo que supone beneficios inmediatos en cuanto a costes y emisiones.

 

Los datos extraídos de la Guía del Movimiento por la Eficiencia Energética son claros. La industria, los gobiernos y la sociedad civil se encuentran en un momento clave para colaborar y encontrar nuevas formas de desarrollo económico más sostenibles. De esta guía, además de apostar por motores de alta eficiencia, se pueden extraer otras acciones para mejorar la eficiencia energética basadas en tecnologías maduras, seguras y ampliamente disponibles; y que pueden implantarse rápidamente sin integraciones complejas o costosas: realizar auditorías de eficiencia energética, ajustar el tamaño de equipos y procesos industriales, incorporar la conectividad en equipos físicos o electrificar flotas industriales, entre otras.

Fuente: https://www.ingenieros.es/noticias/ver/el-uso-de-motores-de-alta-eficiencia-en-la-industria-podria-reducir-el-10-del-consumo-mundial-de-electricidad/8580

Cuatro tendencias en la fabricación de maquinaria para 2020

Las nuevas regulaciones, la creciente presión sobre los mercados globales y las necesidades cambiantes de los clientes exigen innovación en una industria que tiene un enorme potencial

Como resultado de la digitalización, toda la economía se encuentra actualmente en un estado de agitación. Además, los problemas ambientales y energéticos son cada vez mayores y la necesidad de resolverlos, más acuciante. En este contexto, la ingeniería mecánica no es una excepción, sino todo lo contrario.

Las nuevas regulaciones, la creciente presión sobre los mercados globales y las necesidades cambiantes de los clientes exigen innovación en una industria que tiene un enorme potencial.

En este contexto, Román Cazorla, responsable del segmento MOEM en Eaton Iberia, destaca cuatro tendencias que marcarán este sector en 2020 y que van a afectar, más en concreto, a los fabricantes de maquinaria.

Eficiencia energética

La nueva directiva de diseño ecológico de la UE entrará en vigor en 2021. Para la industria de fabricación de maquinaria, se planean ahorros de energía adicionales, en particular para los motores eléctricos. Los reguladores de velocidad también se incluirán en esta ecuación y se verán afectados.

A partir del 1 de julio de 2021, la eficiencia energética de los motores trifásicos con una potencia nominal de 0,75 kW o más y que no supere los 1,000 kW con 2, 4, 6 u 8 polos, debe corresponder a la eficiencia IE3. Las excepciones a esta norma son los motores de alta seguridad Ex eb. En este contexto y para aprovechar al máximo el potencial de ahorro de energía de las aplicaciones, es necesario determinar la forma óptima del accionamiento, eligiendo entre un arrancador suave y un convertidor de frecuencia.

Román Cazorla destaca que antes de tomar una decisión, las empresas deben realizar un análisis integral del sistema para determinar la solución más eficiente para cada aplicación. En la mayoría de los casos, tiene sentido utilizar convertidores de frecuencia únicamente donde sean necesarios en términos de ingeniería de procesos. Un instrumento importante para aumentar la eficiencia energética en las empresas es la introducción de un sistema de gestión de energía de acuerdo con la norma ISO 50001. Esto permite establecer procesos y procedimientos que reducen significativamente el consumo de energía.

Por un lado, el consumo reducido puede suponer ahorros en términos económicos y, por otro lado, existen ventajas a efectos fiscales en muchos países de la UE. Sin embargo, el requisito previo básico es la mensurabilidad del consumo y su documentación. Cumplir este requisito de forma inteligente puede lograrse gracias al uso de interruptores automáticos digitales con medición de energía integrada de Clase 1, como el NZM de Eaton.

Estandarización de protocolos de comunicación en fábricas inteligentes

La industria 4.0 y las fábricas inteligentes son actualmente temas muy discutidos. Sin embargo, crear las bases correctas para la generalización real de este paradigma a menudo sigue siendo un gran desafío, especialmente cuando aborda la comunicación entre las máquinas utilizadas.

Ser merecedores del concepto de Industria 4.0 supone abandonar la confusión babilónica derivada del uso de varios protocolos de comunicación. OPC Unified Architecture (OPC UA) es un estándar independiente basado en una plataforma para el intercambio de datos entre máquinas. Actualmente, los protocolos dependientes del fabricante siguen dominando, pero podemos suponer que en un futuro cercano los operadores de máquinas y plantas van a exigir, cada vez más, estándares uniformes. OPC UA, posiblemente junto al estándar TSN (Time Sensitive Networking) para la comunicación en tiempo real, se presenta como una prometedora plataforma en este sentido. Es importante que los mismos tipos de máquina hablen inicialmente el mismo idioma.

Hacer esfuerzos en este ámbito en 2020 va a resultar esencial. Los requisitos de comunicación difieren mucho entre sí, y las máquinas herramienta proporcionan datos diferentes que, por ejemplo, las máquinas en la producción de alimentos. Para resultar lo más efectivos en este sentido, actualmente se están desarrollando las llamadas especificaciones complementarias para muchas industrias, en las cuales los modelos de información para los tipos de máquinas se acuerdan en los sectores individuales con el objetivo de facilitar la comunicación al máximo. Cabe destacar que, por ejemplo, la especificación complementaria de la industria del embalaje es muy avanzada.

Es comprensible que, con cadenas de proceso tan altamente automatizadas y complejas, el deseo de estandarización haya surgido primero. Otros sectores como la industria de la robótica, están siguiendo su ejemplo. En cualquier caso, los fabricantes deben esperar que sus clientes presenten las demandas correspondientes en el año venidero.

Evolución del gemelo digital

Actualmente, los llamados gemelos digitales (representaciones digitales “vivas” de dispositivos y procesos conectadas con el sistema real al que representan mediante sistemas ciberfísicos) son un enfoque que se utiliza principalmente en el desarrollo con el fin de reducir los ciclos. Por lo tanto, es natural que el concepto deba pensarse un paso más allá: incluso durante la operación, una imagen virtual de máquinas, o plantas completas y fábricas completas, ofrece grandes ventajas. Si se usó un gemelo digital para el desarrollo de productos que refleja el estado actual de una máquina o planta de producción, parece lógico que se pueda continuar usando este modelo de datos, una vez que se haya creado, para la fase operativa.

De esta forma, los datos del sensor de las operaciones en ejecución se podrían comparar fácilmente con los "valores objetivo" del gemelo digital para detectar fácilmente las desviaciones y mejorar la disponibilidad de la máquina. Sobre la base de esta "comparación objetiva y real", el trabajo preparatorio requerido para utilizar métodos como el mantenimiento predictivo puede reducirse significativamente.

Consumerización de la industria

La operación de la máquina ha sufrido cambios importantes en las últimas décadas. Las palancas, las ruedas y tornillos de ajuste dieron paso cada vez más a pantallas y pulsadores que posteriormente se utilizaron de manera táctil. Las pantallas táctiles se han convertido en una parte integral de la vida cotidiana, hacemos zoom y deslizamos de forma natural e intuitiva.

Las pantallas de primera generación, que solo reaccionan a la presión y a menudo se construyen con menús complicados, resultan suficientes para cumplir requisitos simples. Sin embargo, las pantallas Multi Táctil también continuarán su marcha triunfante en la industria. El siguiente paso podría pasar por separar la pantalla de la máquina para que los datos puedan leerse al menos desde una tablet o teléfono móvil. La operación remota con estos dispositivos inteligentes es sin duda otro paso, pero que debe considerarse bien en términos de seguridad operativa.

Román Cazorla ha concluido: “El 2020 se presenta como un año muy interesante en el que seremos testigos de importantes cambios en nuestra industria. En concreto, vamos a ver cómo la fabricación y el uso de equipos se adapta cada vez más a un contexto en el que ya no podemos obviar la eficiencia energética. Igualmente, vamos a ver cómo los fabricantes de maquinaria continúan acercándose cada vez más a ese paradigma de conectividad e Industria 4.0 a través de innovaciones en todo lo relativo a la estandarización de protocolos de comunicación que faciliten una comunicación efectiva entre máquinas cada vez más inteligentes y complejas. Por último, las tecnologías capacitivas también van a jugar un papel fundamental a la hora de facilitar el manejo de estas últimas”.

Fuente: https://www.infoplc.net/blogs-automatizacion/item/107269-4-tendencias-fabricacion-maquinaria-para-2020