Ahorro energético en la generación de vacío para la sujeción de planchas de aluminio

La producción de componentes de aeronaves de alta precisión hechos de metal ligero es uno de los ámbitos de la actividad de A&T Group. La empresa procesa planchas de aluminio de entre 0,3 y 8 milímetros de grosor y de hasta siete metros de largo.

Para el fresado de las planchas de metal en dos máquinas fresadoras de 5 ejes, se utilizan ventosas de vacío para sostener las planchas precurvadas sobre las mesas de mecanizado. Un sistema de vacío de Busch Vacuum Solutions con tres bombas de vacío de paletas rotativas R5 genera el vacío para ambas máquinas fresadoras.

Gracias al diseño y al control dependiente de la presión del sistema de vacío, este funciona con una eficiencia energética extremadamente alta y garantiza la sujeción fiable de las planchas de aluminio durante el fresado de contornos.

Acerca de A&T Group

A&T Group se fundó en 2007 y ofrece varios productos y servicios con una red de empresas propias. Además de los componentes de aeronave de metal ligero, A&T fabrica en serie perfiles decorativos de distintas geometrías para interiores de aeronave. A&T también produce fibra de vidrio adaptable y piezas brutas de carbono para la fabricación de paletas de rotor para aerogeneradores. La empresa también es activa en el sector logístico en distintos lugares de Alemania.

A&T Manufacturing, en su sede principal de Nordenham, está especializada en el procesamiento de aluminio para la construcción de aeronaves y fabrica componentes estructurales complejos para la industria de la aviación civil con la mayor precisión y los más altos estándares de calidad.

Sujeción de planchas de aluminio

Se utilizan planchas de aluminio, aleaciones de aluminio y titanio. La superficie de las planchas de metal se procesa en mesas de mecanizado con máquinas fresadoras de 3 ejes. Cada una de las máquinas puede fresar planchas de hasta 2,8 metros de ancho y de hasta 10 metros de largo. Para sujetar las planchas, se utiliza vacío. Estas se sujetan de forma segura y permanecen fijas gracias a la succión por las aberturas de las mesas de mecanizado. El vacío es generado por dos bombas de vacío de rotores de uña MINK de Busch. Estas bombas de vacío de funcionamiento en seco (sin fluidos) están controladas mediante presión y frecuencia.

Desde el punto de vista técnico, es más complejo, por ejemplo, fresar los contornos de planchas metálicas que ya se han prensado o estirado para darles la forma del radio de un fuselaje de aeronave. Dado que estas no se pueden colocar de forma perfectamente plana sobre la mesa de mecanizado, se utilizan ventosas de vacío con ajuste de altura. Estas se montan con precisión en la posición especificada de la mesa de mecanizado y se ajustan en altura según la plancha de metal formada.

Nuestra solución

El papel del sistema de vacío de Busch (fig. 2) es mantener con precisión el nivel de vacío predefinido. Este nivel de vacío se programa de modo que, por un lado, sea lo suficientemente alto como para sujetar de forma segura las planchas de metal durante el fresado y, por otro, no sea demasiado alto para que las planchas de metal no se doblen ni se deformen.

Cada una de las dos máquinas de fresado estaba equipada previamente con una bomba de vacío de paletas rotativas obsoleta, que funcionaba continuamente durante todo el tiempo de funcionamiento. Con un funcionamiento en tres turnos cinco días a la semana, los dos motores de 7,5 kilovatios consumían alrededor de 85 000 kilovatios hora al año.

Este motivo ya era suficiente para que el responsable de producción, Leenert Folkens, decidiera buscar un suministro de vacío más eficiente energéticamente. Gracias a las buenas experiencias con las bombas de vacío de Busch en otras máquinas fresadoras, consultó a un experto de vacío de Busch. Se decidió por un sistema de vacío con tres bombas de vacío de paletas rotativas R5.

Antes de este sistema hay un recipiente intermedio con un volumen de 1000 litros. Esto significa que ambas máquinas fresadoras reciben suministro de vacío según la presión. La unidad de control está diseñada de forma que el nivel de vacío predefinido se mantiene permanentemente en el recipiente intermedio.

Cuando se pone en marcha el sistema, solo arranca la primera bomba de vacío. Si esta bomba de vacío no ha alcanzado el nivel de vacío pasados 60 segundos, se enciende la segunda bomba de vacío. Si, aun así, no se alcanza el nivel de vacío pasados otros 60 segundos, se enciende automáticamente la tercera bomba de vacío.

La unidad de control funciona de forma que el orden de las bombas de vacío cambia cada dos días. Esto garantiza que las tres bombas de vacío tengan los mismos tiempos de funcionamiento. Esto es algo importante, indica Leenert Folkens, porque generalmente solo hay una bomba de vacío en funcionamiento, ya que su rendimiento es suficiente para ambas máquinas fresadoras. Únicamente se utilizan dos o tres bombas de vacío si, por casualidad, ambas máquinas fresadoras arrancan a la vez tras un cambio.

De este modo, con la unidad de control es posible adaptar el rendimiento del sistema de vacío a la demanda real. Cada una de las tres bombas de vacío tiene un caudal de 300 metros cúbicos por hora. El caudal máximo es, por tanto, de 900 metros cúbicos por hora.

En la práctica diaria, una de las tres bombas de vacío de paletas rotativas R5 funciona cada 5,5 minutos durante unos 30 segundos. Esto suele ser suficiente para mantener el nivel de vacío deseado en el depósito de vacío o para garantizar el vacío suficiente en las ventosas de vacío de ambas máquinas fresadoras. Esto se traduce en un tiempo de funcionamiento de unos cinco minutos por hora para cada bomba de vacío. Si tenemos en cuenta el funcionamiento de la puesta en marcha y el tiempo de funcionamiento más largo asociado (en lugar de cinco minutos, se toma un tiempo de funcionamiento medio de 10 minutos por hora), esto se traduce en un consumo anual de aproximadamente 7100 kilovatios hora. En comparación con el consumo de electricidad de 85 000 kilovatios hora anterior, esto representa un ahorro energético anual de 77 900 kilovatios hora, más del 90 %.

Ventajas para A&T Group

Decidiéndose por un sistema de vacío centralizado, Leenert Folkens ha cumplido a la perfección su objetivo de ahorrar energía. Ahora tiene también un suministro de vacío redundante que garantiza que los dispositivos de sujeción de las máquinas fresadoras no se vean afectados adversamente si una bomba de vacío falla. Ahora, el mantenimiento de las bombas de vacío también se puede llevar a cabo en las máquinas fresadoras sin detener la producción. Además del enorme ahorro energético, ha encontrado una solución extremadamente fiable.