Los requisitos de datos del bucle térmico

El tratamiento térmico ha entrado en la era de la transformación digital. La aplicación de normas estrictas está obligando a la industria a digitalizarse. La digitalización ha dejado de ser una opción para convertirse en un requisito para la supervivencia y el crecimiento. En este artículo, Peter Sherwin, director de desarrollo global de tratamiento térmico del fabricante de tecnologías de calentamiento industrial Watlow, analiza las ventajas de la digitalización y la integración en todo el bucle térmico. 

La precisión y el control son primordiales en los procesos de tratamiento térmico. No obstante, si bien un aumento de los datos puede ofrecer información para optimizar los procesos, esta abundancia de datos seguirá estando infrautilizada si no se utilizan las herramientas de integración y análisis adecuadas. Muchas organizaciones disponen de muchos datos, pero carecen de conocimientos y se muestran incapaces de aprovechar plenamente el poder de la información que recogen. No se trata solo de recoger datos, sino de convertirlos en información práctica que impulse la toma de decisiones y la eficiencia operativa.

El tratamiento térmico de un material determinará su rendimiento, su resistencia al desgaste y su conformidad con las normas del sector

Integrar y aprovechar los datos en el proceso térmico ofrece ventajas como la mejora de la eficiencia operativa, del control de calidad y del consumo de la energía. Por tanto, ¿debería este sector adoptar un planteamiento más audaz y acelerar la adopción de las últimas metodologías de Industry 4.0? En caso afirmativo, ¿cuál debería ser este planteamiento? 

Datos y más datos en todas partes

Mantener la precisión durante los procesos de tratamiento térmico es vital para garantizar que los componentes cumplan las normas exigidas en sectores tan estrictos y regulados como el aeroespacial. El tratamiento térmico de un material determinará su rendimiento, su resistencia al desgaste y su conformidad con las normas del sector.

La integración de los datos puede reportar beneficios cuantificables, como una mayor eficiencia operativa, un control de calidad más estricto y un consumo energético optimizado. La captura y el análisis efectivos de los datos durante todo el proceso térmico permiten a las empresas detectar ineficiencias, predecir averías en los equipos y mejorar la calidad del producto, todo lo cual contribuye a mejorar las métricas de rendimiento, como la eficiencia general de los equipos (OEE).

Los componentes críticos 

El bucle térmico es la base del proceso de tratamiento térmico y consta de varios componentes que funcionan al unísono para lograr los resultados deseados. 

Los avanzados rectificadores controlados por silicio (SCR) mejoran los procesos de tratamiento térmico proporcionando capacidades de gestión predictiva de la carga y utilizando algoritmos de disparo híbrido para optimizar el consumo de energía. Estos SCR gestionan la supervisión y el control de la energía en tiempo real, empleando algoritmos que gestionan con eficiencia los picos de carga de potencia y se adaptan mediante métodos como el deslastre o el reparto de cargas. Las técnicas de disparo híbrido combinan varios sistemas de disparo para gestionar mejor los factores de potencia y reducir los efectos adversos sobre la infraestructura eléctrica.

El diseño de los calentadores también desempeña un papel fundamental. La rápida conmutación de velocidad y frecuencia afecta significativamente a la vida útil de los calentadores. Las modernas tecnologías de conmutación rápida, denominadas de disparo híbrido, pueden alargar la vida de los calentadores mucho más que con los contactores mecánicos tradicionales. La ingeniería informática avanzada permite probar, simular y modelar rápidamente estos sistemas. La mejora de la uniformidad de la temperatura en los sistemas de bucle térmico actuales es resultado directo de estos avances.

Los sensores de temperatura son cruciales, ya que miden los niveles de calor y comunican los datos a los controladores proporcionales integrales derivativos (PID), que ajustan la potencia de salida para mantener el perfil del proceso de tratamiento térmico.

Por último, se necesita un sólido sistema de gestión de datos para registrar los parámetros del proceso y demostrar que se han cumplido los requisitos de este. Las plataformas de datos modernas permiten la recogida eficiente de datos brutos seguros y proporcionan la reproducción y los informes necesarios para cumplir las normas.

Integración de los componentes del bucle térmico

El sector del tratamiento térmico está sufriendo un retraso en la integración de los numerosos elementos del proceso térmico. Es posible que cada componente funcione con eficiencia, pero la falta de sinergia en todo el sistema hace que se pierdan oportunidades de ahorro energético y de mejora del rendimiento. Esta desconexión plantea varios desafíos, como la ausencia de una calidad constante e ineficiencias tanto operativas como energéticas.

La incorporación de las tecnologías de Industry 4.0 no es una mera mejora, sino una necesidad para quienes deseen seguir siendo competitivos

La falta de integración entre los elementos del bucle térmico provoca la falta de eficiencia del proceso, mayor riesgo de problemas de control de calidad y despilfarro de energía. Para superar estos desafíos resulta imprescindible adoptar un enfoque integral de la integración de datos en el que cada segmento del bucle térmico, desde el suministro eléctrico hasta el control del proceso, esté diseñado para funcionar al unísono y se comunique de manera fluida, permitiendo la optimización completa del proceso.

Comprender el razonamiento subyacente a la elección de los componentes adecuados y su combinación constituye un reto mucho mayor. Aquí es donde entra en juego la experiencia térmica de Watlow. El concepto en el que se sustenta su oferta de soluciones térmicas, como los sensores y los controladores de potencia integrados, es el de bucle térmico.

Cuando cada parte del bucle térmico se comunica eficazmente con las demás, el resultado es un proceso racionalizado y eficiente que minimiza el derroche de energía y maximiza la calidad de la producción. Los datos recogidos por los sensores pueden utilizarse en tiempo real para ajustar los parámetros, reducir el consumo de energía y prever las necesidades de mantenimiento, lo que se traduce en una mayor eficiencia operativa y sostenibilidad. Los proveedores del sector del tratamiento térmico deberían adoptar el enfoque proactivo necesario para aprovechar las ventajas que ofrece la era digital. Un diseño combinado entre calentadores, sensores, controles PID y controladores de potencia integrados en un marco de Industry 4.0 garantizará la respuesta rápida del sistema y un control estricto de los parámetros de proceso. 

Con la adopción de las metodologías de Industry 4.0, el sector del tratamiento térmico debe tener muy en cuenta este marco digital. La incorporación de las tecnologías de Industry 4.0 no es una mera mejora, sino una necesidad para quienes deseen seguir siendo competitivos. Los beneficios de un enfoque basado en datos y un bucle térmico integrado garantizan mayor eficiencia, ahorro de costes y mejora de la calidad, que compensan con creces los costes de la transición. 

Gracias a este enfoque, los profesionales del tratamiento térmico pueden aprovechar plenamente las ventajas de una mayor eficiencia, sostenibilidad y conformidad, lo que les garantizará una buena posición en el futuro de la fabricación mundial.