Ubicación: Iffezheim, Alemania

Segmento: Fabricantes de maquinaria

Desafío: Modernización de todo el sistema eléctrico de una operación de trituración

Solución:  Panel táctil XP500, controladores compactos XC202 y XC152, software de visualización Galileo, arrancador de velocidad variable DE1, convertidor de frecuencia DA1, interruptor protector de motor PKE, SmartWire-DT.

Resultados: El acceso a datos detallados sobre los accionamientos individuales permite un funcionamiento en función de la carga y facilita el mantenimiento preventivo y el diagnóstico de averías específico, contribuyendo así a aumentar la productividad del sistema.

Nos enfrentamos al reto de lograr una solución con un presupuesto razonable que ofrezca al operador la oportunidad de tener una visión detallada de la instalación y de ajustar las operaciones en función de la utilización.

Philipp Fels, Weingärtner

Contexto

En Iffezheim, la arena y la grava se extraen del lago de dragado desde hace más de 100 años por medio de grúas de cuchara flotantes con tecnología de corte húmedo. Entre los principales clientes se encuentran las industrias del hormigón prefabricado, el hormigón premezclado y el asfalto. La grava excavada se limpia en varios pasos y se clasifica por tamaño. Las piezas más grandes se someten luego a una etapa de acabado, conocida como trituración.

Las trituradoras de tres conos trituran hasta 160 t/h de material bruto en varias etapas. A continuación, el equipo clasifica el material por tamaño a través de varias cribas y, por último, lo lava. El resultado son fracciones de grava de alta calidad de 1/3, 2/5, 5/8 y 8/11 y arena triturada de alta calidad de 0/2, que se almacena en silos. Estos materiales se utilizan principalmente en asfalto y para aplicaciones específicas de virutas.

 

Desafío

En el pasado, las operaciones de trituración de piedra se basaban en la tecnología de contactores convencional. Nunca se había usado un SPC. El operador decidió modernizar su tecnología de automatización y accionamiento y aumentar la productividad de la planta en el curso de una amplia modernización. Para el proyecto contrataron a la empresa Weingärtner GmbH (Weingärtner), con sede en Baden-Baden, especializada en diversos campos, como la instalación eléctrica, la construcción de cuadros eléctricos, la automatización y los convertidores de frecuencia.

«Nos enfrentamos al reto de lograr una solución con un presupuesto razonable que ofrezca al operario la oportunidad de tener una visión detallada de la instalación y de ajustar las operaciones en función de la utilización», explica Philipp Fels, el gestor de Weingärtner responsable de este proyecto. «Además, las limitaciones de tiempo fueron significativas, ya que el proyecto sólo nos permitió unas cuatro semanas durante las reparaciones de invierno para restaurar completamente el sistema eléctrico». Esto significaba que la sala de control y los armarios de control tenían que preinstalarse en un contenedor y entregarse con él. Como socio de soluciones en la red de especialistas en aplicaciones de Eaton en toda la región EMEA, Weingärtner está familiarizado con las capacidades y fortalezas del sistema de conexión y comunicación inteligente SmartWire-DT. Dadas las condiciones, la operación de Baden-Baden decidió manejar el proyecto utilizando la tecnología de Eaton.

 

Solución

Diseñado por Weingärtner, el centro de control del sistema fue el panel táctil XP500, una solución HMI fácil de usar con tecnología multitáctil capacitiva que se distingue por un diseño delgado, sin ventilación y con poco espacio requerido. En la versión de 21,5", el XP500 asume la representación de los procesos de nivel superior en el sistema. Una red de controladores (XC202), que Weingärtner ha programado con Codesys 3.5, se utiliza para gestionar los procesos. Según Fels, la visualización completa de la instalación se pudo implementar de manera extremadamente fácil y rápida usando el software de Eaton, gracias a la nueva versión 10.

Se prestó especial atención a la tecnología de accionamiento en las operaciones de triturado, ya que tiene un efecto significativo en la eficiencia y productividad de la operación. El controlador de velocidad Power XL DE1 de Eaton asume el control del motor de las cintas transportadoras y de dosificación. Son fáciles de manejar y tan fiables como un arrancador de motor, a la vez que ofrecen una capacidad de control de velocidad variable como un convertidor de frecuencia. Esto presenta la solución ideal para aplicaciones que sólo requieren una funcionalidad limitada pero con velocidad variable. El convertidor de frecuencia DA1, conocido por su alto control del motor y su modularidad, se utiliza para aplicaciones más exigentes, como las cribas, las bombas de agua de inundación, los tornillos de arena y los alimentadores de tornillo para la dosificación.

Además, la instalación está equipada con aproximadamente 70 interruptores protectores de motor PKE con protección electrónica de sobrecarga de amplio rango, lo que permite un arranque directo fiable y seguro del accionamiento. Con el sistema de conexión inteligente SmartWire-DT, todos los componentes importantes pueden cablearse de forma rápida y eficaz sin necesidad de cableado de control, nivel de E/S descentralizado y complicado direccionamiento. «En comparación con la tecnología convencional, ahorramos alrededor del 30  % del tiempo de cableado en el diseño de los armarios de control», dice Fels. Junto con las combinaciones de arranque de motor basadas en PKE, SmartWire-DT ofrece otra ventaja decisiva: Todos los estados de conmutación y los informes de estado, que antes requerían la compleja instalación de dispositivos adicionales, se pueden transmitir directamente al controlador. Esto incluye información sobre la posición de conmutación del contactor y del interruptor protector de motor, la intensidad nominal ajustada y el grado de inercia, la intensidad del motor y la utilización térmica del motor. También están disponibles funciones de diagnóstico para sobreintensidad, cortocircuito, sobrecarga y fallo de fase.

Resultados

En las operaciones de trituración, estas funciones permiten medir, evaluar y analizar la situación de carga del motor de forma sencilla y sin costes adicionales. Si se activa un interruptor protector de motor, se informa inmediatamente al personal de que se ha activado y de su causa, como por ejemplo, una sobrecarga. En lugar de intentar un reinicio directo bajo total riesgo, el empleado responsable puede comprobar específicamente si hay algún material atascado en la cinta transportadora. Además, existe la capacidad de planificar por adelantado el mantenimiento adecuado si los valores de intensidad ascendentes indican que el interruptor protector de motor está desgastado. Esto evitaría la activación de un interruptor protector y eliminaría el fallo del accionamiento.

«Todos los accionamientos de Iffezheim están ahora controlados por SmartWire-DT, por lo que disponemos de valiosa información sobre los factores de carga a partir de la imagen térmica del motor, dice Fels. Por ejemplo, el sistema permite una puesta en marcha suave de la instalación con una baja cantidad de producción en su estado frío, y una puesta en marcha a plena carga sólo cuando se alcanza la temperatura de funcionamiento. «No conocemos ninguna otra tecnología que nos permita alcanzar este nivel de transparencia en una instalación tan eficiente y compacta», añade el experto en tecnología de automatización.

En una operación de triturado, el material de alimentación es una materia prima que fluctúa naturalmente y que cambia constantemente en su composición. Esto significa que en cualquier momento es posible que la carga de los sistemas individuales varíe. Por ejemplo, si se añade una materia prima considerablemente más gruesa en la primera trituradora, el producto final también será considerablemente más grueso. Las máquinas que clasifican y rechazan la materia prima gruesa después de la trituración se llenan y cargan más pesadamente; las que clasifican y rechazan las fracciones más pequeñas lo hacen menos. Sin embargo, si la materia prima varía, se acompaña de un cambio en el factor de carga de las máquinas posteriores. Esto hace que el control dependiente de la carga sea crucial. El controlador decide qué componente está causando un cuello de botella analizando continuamente la carga de cada máquina y dirigiendo la potencia de toda la operación a esta unidad. Unos minutos más tarde puede ser un componente diferente que alcanza sus límites de carga en la operación general de trituración. A continuación, el sistema se ajusta en función de su capacidad óptima de factor de carga. De esta manera, el nuevo sistema de control asegura que la operación de triturado empre esté funcionando óptimamente a pesar de las condiciones fluctuantes.

Gracias a funcionalidades como el funcionamiento en función de la carga, el diagnóstico y la monitorización integrados y el concepto de manejo intuitivo, la operación de triturado sido capaz de reducir las paradas inesperadas y aumentar significativamente la productividad de la planta.