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Los procesos de tratamiento térmico son un componente crucial de muchos procesos de fabricación, y las soluciones de lazo térmico se han hecho cada vez más populares para conseguir un mejor control de la temperatura y resultados uniformes. Pero muchos fabricantes de equipos originales (OEM) desaprovechan oportunidades en las que las soluciones de lazo térmico ofrecen algo más que un mayor control.
En este artículo Thomas Ruecker, director senior de desarrollo empresarial y Peter Sherwin, director de desarrollo empresarial global para tratamiento térmico del proveedor de tecnología de calentamiento industrial Watlow, exploran las posibilidades de las soluciones de lazo térmico.
Thomas Ruecker
Peter Sherwin
Una solución de lazo térmico es un sistema de lazo cerrado con varios componentes esenciales, como una fuente de alimentación eléctrica, un controlador de potencia, un elemento calefactor, un sensor de temperatura y un controlador de proceso. La fuente de alimentación eléctrica suministra la energía necesaria para el calentamiento, el controlador de potencia regula la salida de potencia al elemento calefactor, el elemento calefactor calienta el material y el sensor de temperatura mide la temperatura. Por último, el controlador del proceso ajusta la potencia de salida para mantener la temperatura deseada durante el tiempo especificado, proporcionando un mejor control de la temperatura y resultados uniformes.
Las soluciones de tratamiento térmico en lazo ofrecen varias ventajas sobre los métodos tradicionales de tratamiento térmico, como un mejor control de la temperatura y una mayor eficacia. El sistema de lazo térmico proporciona un control preciso de la temperatura, lo que permite un calentamiento y enfriamiento más rápidos y tiempos de remojo optimizados. Además, el diseño completo de las modernas soluciones de lazo térmico incluye un calentamiento energéticamente eficiente y una facilidad de uso general.
Las soluciones de lazo térmico también pueden integrarse con marcos de la Industria 4.0 y sistemas de gestión de datos para proporcionar información en tiempo real sobre el rendimiento. La combinación de IA y algoritmos de aprendizaje automáticos también puede proporcionar beneficios de rendimiento adicionales, como la capacidad de analizar datos e identificar patrones para una mayor optimización.
La eficacia de las soluciones de lazo térmico de tratamiento térmico se puede medir utilizando métricas como la eficacia general de los equipos (OEE). La OEE combina métricas de disponibilidad, rendimiento y calidad para proporcionar una visión completa de la eficiencia de un proceso de fabricación. Mediante el seguimiento de la OEE y los datos contextuales, las organizaciones pueden evaluar la eficacia de sus soluciones de lazo térmico de tratamiento térmico y tomar decisiones informadas sobre la optimización de sus operaciones.
Las soluciones de lazo térmico para el tratamiento térmico ofrecen varias ventajas para la sostenibilidad, como la reducción del consumo y los residuos energéticos. El controlador de potencia regula la salida de potencia para minimizar el derroche de energía, y la posible integración con fuentes de energía renovables proporciona una solución energética completa que abarca desde el diseño del elemento hasta su reciclaje. Las soluciones de lazo térmico, en combinación con el diseño y los materiales de aislamiento, proporcionan soluciones energéticamente eficientes que contribuyen a la sostenibilidad y reducen el impacto medioambiental de los procesos de tratamiento térmico.
Al hablar de estos sistemas en el contexto de las emisiones de gases de efecto invernadero y el impacto medioambiental, es esencial tener en cuenta los Ámbitos 1 (emisiones directas), 2 (emisiones indirectas de la energía) y 3 (otras emisiones indirectas), así como el menos común Ámbito 4 (emisiones evitadas).
A nivel de componentes, es posible ahorrar energía utilizando la tecnología actual. Los sistemas avanzados de reducción catalítica selectiva (SCR) ofrecen funciones de gestión predictiva de la carga y los algoritmos de combustión híbrida contribuyen a la sostenibilidad optimizando el uso de energía de los procesos de tratamiento térmico. Estos SCR ofrecen supervisión y control en tiempo real del consumo de energía, mientras que los sistemas de gestión predictiva de la carga utilizan algoritmos específicos para gestionar los picos de carga de energía y ajustarse para optimizar en función de las condiciones locales, como la desconexión o el reparto de la carga.
Las soluciones de Sistemas Térmicos Adaptativos (ATS) son la próxima frontera de las soluciones de lazo térmico. Watlow cuenta con décadas de experiencia en sistemas térmicos para ayudar a ingenieros y diseñadores a incorporar la tecnología ATS en diversos procesos y productos industriales.
ATS, que combina tecnologías de detección, calentamiento y control, representa un enfoque diferente y más innovador para controlar el rendimiento térmico de sistemas complejos, y proporciona un diseño fusionado entre el calentador y los sistemas de control.
NADCAP, el Programa Nacional de Acreditación de Contratistas Aeroespaciales y de Defensa, es un programa impulsado por la industria que proporciona acreditación para procesos especiales en las industrias aeroespacial y de defensa. El tratamiento térmico se considera un «proceso especial» según NADCAP porque tiene características específicas cruciales para los componentes aeroespaciales y de defensa. Estas características incluyen la sensibilidad del proceso, la trazabilidad limitada, los requisitos críticos de rendimiento y el riesgo potencial.
La acreditación de tratamiento térmico de NADCAP garantiza que los proveedores cumplen las normas del sector y las mejores prácticas para los procesos de tratamiento térmico. El proceso de acreditación incluye auditorías, documentación exhaustiva y supervisión continua del control de procesos para mantener unos niveles elevados de calidad, seguridad y rendimiento.
La especificación de pirometría AMS2750TMG de la industria aeroespacial y la normativa CQI-9 Issue 4 de la industria de automoción son cruciales para garantizar componentes tratados térmicamente de forma uniforme y de alta calidad. El cumplimiento de estas normativas es esencial para satisfacer los estrictos requisitos de calidad de las industrias aeroespacial y del automóvil, así como de otras industrias con especificaciones exigentes.
Tanto AMS2750G como CQI-9 Issue 4 hacen hincapié en la mejora continua, exigiendo a los fabricantes que establezcan un sistema de seguimiento, medida y análisis del rendimiento de sus sistemas de tratamiento térmico. Este desarrollo permite a los fabricantes identificar áreas de mejora y aplicar medidas correctoras, garantizando que los procesos de tratamiento térmico mejoran continuamente y cumplen las normas de rendimiento y seguridad necesarias.
Al integrar estas normativas en un lazo de control de precisión, las soluciones de lazo térmico para tratamiento térmico pueden proporcionar el nivel de control necesario y garantizar el cumplimiento de AMS2750G y CQI-9 Issue 4, lo que conduce a la producción de componentes de alta calidad tratados térmicamente que cumplen las normas de rendimiento y seguridad exigidas.
Las soluciones de lazo térmico para el tratamiento térmico ofrecen varias ventajas con respecto a los métodos tradicionales de tratamiento térmico, como un mejor control de la temperatura, una mayor eficiencia y mejores resultados de sostenibilidad. La integración con la Industria 4.0 y los sistemas de gestión de datos, así como el uso de métricas OEE, ayudan aún más a mejorar el rendimiento de los procesos de tratamiento térmico. A medida que la transformación digital de la Industria 4.0 siga evolucionando, las soluciones de lazo térmico para el tratamiento térmico desempeñarán un papel cada vez más importante en el futuro del tratamiento térmico.
La versión completa de este artículo apareció en energylive.com, el 30 de junio de 2023
