Tres tendencias digitales para los variadores de velocidad

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 En este artículo, Marek Lukaszczyk de WEG explica los tres modos de adoptar la digitalización que facilitan el crecimiento y el desarrollo de las empresas industriales

Tres tendencias digitales para los variadores de velocidad

Según Pricewaterhouse Coopers (PwC), el 98 % de las empresas industriales de Europa prevén incrementar su rendimiento con el empleo de tecnologías digitales, mantenimiento predictivo y soluciones de realidad aumentada. ¿Y qué papel desempeñan los variadores de velocidad en esta evolución?

Industria 4.0.

Con muchos fabricantes que persiguen una transición a la fábrica inteligente, uno de los factores decisivos es la integración de sistemas inteligentes de regulación de motores eléctricos. Muchos de los últimos variadores de velocidad incorporan ya un sistema lógico en la forma de un PLC integrado, lo que no sólo permite monitorizar un accionamiento a través de una red de transmisión de datos, sino también ejecutar programas. La comparación de costes resulta también favorable, con variadores de velocidad inteligentes que ofrecen opciones económicas de integrar la última tecnología de Industria 4.0 y ayudar al crecimiento del negocio.

Esto facilita muchas mejoras de la productividad, entre ellas, mayor eficacia operativa, mejor control de la calidad, optimización de máquinas inteligentes, diagnóstico inalámbrico, y mantenimiento predictivo.

Transmisión de datos

Casi todos los variadores de velocidad incorporan de serie un módulo de transmisión de datos en serie. Pero, para los profanos en la materia, ¿qué es la transmisión de datos en serie? Para entenderse, con la transmisión de datos en serie se transmiten impulsos digitales a un variador de velocidad, el cual los interpreta, ejecuta las instrucciones correspondientes y, según sea el caso, responde con una señal. Sin embargo, hay que definir dos importantes factores. Primero, el hardware, que esencialmente estará basado en una tecnología inalámbrica, o en la transmisión por cable de fibra óptica.

En segundo lugar, hay que definir el protocolo de comunicación para evitar la confusión de las señales. Hay un gran número de protocolos disponibles, y su elección dependerá normalmente de la aplicación. El protocolo Ethernet es un caso pertinente; en el sector de la automatización se está adoptando el Ethernet como protocolo preferido. Los variadores de velocidad que ofrecen conectividad Ethernet de serie son empleados cada vez más en las aplicaciones de automatización de fábricas, como es el caso en el automóvil, la transformación y preparación de alimentos, y la depuración de aguas residuales.

Estos variadores de velocidad pueden también estar conectados a un sistema de ejecución de la fabricación (MES, en sus siglas inglesas), con intercambio bidireccional de datos. En última instancia, una configuración como ésta permite la conexión a otros equipos automatizados de la fábrica.

Los directivos de plantas deben también considerar la diversidad de sistemas de bus de campo abiertos que hay disponibles. Los sistemas de bus de campo se emplean en máquinas y otros sistemas para conectar sensores y actuadores, o motores eléctricos, entre ellos y a uno o varios PLC o PC industriales. Posibilitan el intercambio de datos entre los diferentes elementos de un sistema que se encuentran separados por grandes distancias y sometidos a cargas externas elevadas.

Entre los sistemas de bus de campo disponibles se encuentran PROFIBUS, CAN bus, DeviceNet, BACnet y Modbus, muchos de ellos con versión Ethernet. Los sistemas de bus de campo son comunes en la industria y siguen creciendo, pero el Ethernet industrial tiene un crecimiento aún más rápido.

Diagnóstico inalámbrico

Los sistemas inalámbricos de diagnóstico marcan el camino a seguir para los variadores de velocidad, sea con el uso de wi-fi, Bluetooth o alguna otra tecnología inalámbrica. Estos sistemas ofrecen facilidades al personal de mantenimiento, en los casos en que el acceso a un armario eléctrico sea limitado debido a su emplazamiento o funcionalidad.

Con ello, el técnico puede conectar directamente al sistema de modo remoto usando la señal inalámbrica del variador de velocidad. Una vez conectado, se puede ver y diagnosticar un problema sin ningún contacto físico con el equipo. Con un análisis de la pauta de los datos obtenidos, se pueden, por ejemplo, establecer y soportar estrategias de mantenimiento predictivo.

Algunos de los variadores de velocidad actuales incorporan un servidor de internet capaz de monitorizar una aplicación, obteniendo datos con consignación de tiempo del motor y del variador de velocidad. Además, en caso de producirse algún fallo, los datos del motor o del variador pueden ser compartidos con un PLC maestro.

De hecho, los variadores de velocidad son capaces de suministrar una amplia variedad de datos, entre ellos, la corriente, el par y el estado térmico del motor, el estado térmico del variador y la tensión del bus desde el momento del fallo. Disponer fácilmente de estos datos significa que los técnicos de mantenimiento pueden efectuar un análisis detallado de las causas fundamentales de un fallo. Con la información recogida, se pueden disparar las alarmas y los avisos correspondientes cuando se hayan excedido los límites predeterminados. En caso necesario, esta estrategia puede servir para parar la aplicación, evitando posibles problemas que pudieran resultar en paradas de producción más largas.

Considérese, por ejemplo, el caso práctico de un ventilador. Los variadores de velocidad de última generación tienen algoritmos que pueden monitorizar las prestaciones de equipos sometidos a desgaste como los ventiladores. De este modo se puede predecir la vida útil disponible usando datos como la temperatura, la velocidad de trabajo y las horas de trabajo acumuladas. Los técnicos de mantenimiento pueden utilizar esta información para reparar o sustituir el ventilador según convenga, incluso planificando el trabajo con las paradas de producción programadas.

El 90 % de las empresas industriales consultadas por PwC declararon que la digitalización ofrece mayores oportunidades que riesgos. Con un enfoque correcto respecto a los variadores de velocidad, estas empresas pueden aprovechar las oportunidades que las tecnologías digitales ofrecen, integrando, entre ellos, sistemas de ejecución de la fabricación (MES), mantenimiento predictivo y soluciones de realidad aumentada de modos que verdaderamente aumentan y expanden la capacidad de la empresa.

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