I Siemens: Oportunidades dentro del mercado de accionamientos eléctricos

Oportunidades de futuro dentro del mercado de accionamientos eléctricos

Alberto Vegas, Responsable de General Motion Control para España en Siemens (división Digital Industry) aborda en estas páginas el potencial de equipos como los convertidores de frecuencia en aplicaciones de bombeo, ventilación y compresores, ya que proporciona ahorros en el consumo eléctrico de casi el 60 % en función de los ciclos de trabajo de cada aplicación. Soluciones como SINAMICS G120X y SINAMICS G115D constituyen opciones muy válidas en estos ámbitos.

Digitalización y eficiencia energética son los conceptos claves dentro de la industria europea para los próximos años y en este artículo se aborda cómo afectan estas tendencias al mercado de los accionamientos y qué tipo de soluciones puede aportar Siemens. Como hemos podido observar en las noticias que nos ofrecen los medios de comunicación, y no solo en estos sino también a través de consultoras especializadas, los fondos de recuperación que España ha empezado a recibir hace apenas unas semanas, y que se extenderán en los próximos años, estarán enfocados según los

SINAMICS Connect junto con un convertidor de frecuencia SINAMICS G120X, subiendo datos a la nube para ser analizados por la app Analyze MyDrives.

últimos datos de la siguiente manera: alrededor de un 37 % en la agenda verde y un 33 % en transformación digital.

Dentro de estos fondos de recuperación, se pondrán en marcha proyectos muy diversos, no solo para la industria sino también para todos los sectores que conforman la economía española. Pero si nos centramos en la industria, los accionamientos eléctricos (convertidores de frecuencia, motores eléctricos, motorreductores y servomotores) tienen un papel muy importante en los dos conceptos mencionados al principio: eficiencia energética y digitalización.

Eficiencia energética en la industria

En cuanto a eficiencia energética, aproximadamente un 70 % del consumo eléctrico dentro de la industria es debido a accionamientos industriales, y de ese porcentaje del 70 % casi tres cuartas partes (75 %) son aplicaciones de bombeo, ventilación y compresores. En estos entornos, al ser aplicaciones de par cuadrático en donde no siempre es necesario ir al 100 % de la carga, el uso de convertidores de frecuencia se vuelve clave en cuanto a ahorros potenciales, ya que se puede llegar a ahorros de casi el 60 % en función de los ciclos de trabajo de la aplicación; por tanto, la implantación de convertidores de frecuencia para este tipo de proyectos tienen una justificación clara.

Pero no solo en este tipo de aplicaciones, también en cintas transportadoras que, en principio, trabajan en par constante, se pueden llegar a lograr ahorros significativos empleando soluciones de motores de reluctancia en combinación con convertidor de frecuencia, llegando a grados de eficiencia superiores a IE4.

En este sentido, Siemens ha desarrollado en los últimos años soluciones específicas en el campo de los accionamientos industriales:

Bombeo y ventilación: Para aplicaciones de bombeo y ventilación, el convertidor de frecuencia SINAMICS G120X, diseñado para aplicaciones de bombas, ventiladores y compresores en el sector de agua y HVAC (climatización, calefacción y ventilación), cuenta con una interfaz de fácil puesta en marcha mediante su módulo Wifi, largas longitudes de cable y funciones integradas específicas para cada aplicación. Gracias a su amplio rango de potencias de hasta 630 kW y su compatibilidad con motores síncronos de reluctancia, garantiza una solución de alta eficiencia energética.

Nuevo equipo SINAMICS G115D en sus dos versiones: montaje en pared o sobre motorreductor.

Detalle del rotor y estator de un motor síncrono de reluctancia.

El SINAMICS G120X además cuenta con funciones dedicadas para:

Aplicaciones específicas para agua y aguas residuales: el equipo SINAMICS G120X ofrece una función de limpieza para eliminar de forma sostenible los depósitos y la suciedad de los impulsores de la bomba. El modo de llenado de tuberías permite que las tuberías se cubran suavemente, evitando de esta manera los efectos de golpe de ariete.

La innovadora función de detección de cavitación protege las bombas y reduce los costes de mantenimiento. El modo de funcionamiento continuo reduce la velocidad antes de una posible parada. Por último, la operación multibomba permite controlar varias bombas desde un solo convertidor de frecuencia.

Funciones específicas para aplicaciones HVAC: La función de rearranque al vuelo reduce los tiempos de arranque tras breves cortes de corriente en aplicaciones con un alto momento de inercia. SINAMICS G120X también ofrece una función de reinicio automático después de un fallo en el suministro eléctrico. El modo de servicio de emergencia mantiene el funcionamiento del ventilador para sistemas de extracción de humos o sistemas de ventilación de emergencia durante el tiempo que sea necesario en situaciones extremas

Inhibir ciertas velocidades críticas del motor es otra característica requerida en calefacción, ventilación y aire acondicionado. Esto reduce la vibración y, a su vez, el desgaste prematuro.

SINAMICS G120X también dispone de un reloj en tiempo real para un funcionamiento y control autónomo del equipo, así como una marca de tiempo para los fallos y alarmas.

Intralogística: Otro sector en expansión es la industria intralogística, que podemos definir como todos aquellos procesos y movimientos in-

SINAMICS DriveSim Basic: detalle de la herramienta de virtualización de los convertidores SINAMICS.

ternos de la mercancía desde el almacenaje hasta la expedición (en el caso de la compra de un material almacenado). En este segmento cobra especial sentido la eficiencia energética en los accionamientos pues ellos son uno de los principales consumidores en este sector. Para ello, Siemens ha lanzado al mercado su nueva solución SINAMICS G115D, en conjunto con motorreductores SIMOGEAR, con opción de utilizar motores síncronos de reluctancia.

Siempre que empleamos un variador incrementamos la eficiencia pero, en este caso, aún más ya que el SINAMICS G1150D es capaz de trabajar con motores de reluctancia; el motor síncrono de reluctancia (necesita que se controle por variador) aporta las mismas ventajas en cuanto eficiencia, pero con costes más reducidos que un motor síncrono de imanes permanentes y con la capacidad de poder utilizarse por encima del 80 % de la capacidad térmica de motor sin ninguna consecuencia negativa, con lo cual se consigue reducir la talla del motor.

Digitalización

En digitalización la oferta en el campo de los accionamientos es cada vez más amplia, con soluciones de conectividad como el SINAMICS Connect o el SIMOTICS Connect, que nos permiten volcar de una manera muy sencilla datos de nuestros accionamientos a la nube, siempre teniendo en cuenta la ciberseguridad. De manera posterior, estos datos son tratados con aplicaciones dedicadas como Analyze my drives en el entorno Mindsphere de Siemens, con las que se pueden realizar mantenimientos predictivos e incluso controlar consumos para hacer nuestra instalación más eficiente.

Este es el presente, pero en un futuro cercano veremos soluciones Edge para los accionamientos que permitirán tener una “foto en alta resolución” de lo que está sucediendo en nuestra máquina para llevar el análisis a otro nivel.

Por último, el otro foco de los accionamientos en cuanto a digitalización es su virtualización, que enlaza con la solución de gemelo digital con los consecuentes beneficios en cuanto a disminuir el time-to market, evitar errores en la puesta marcha, ahorrar inversiones en prototipos y emprender soluciones sin miedo a cometer fallos. Así, en esta evolución, Siemens acaba de lanzar al mercado SINAMICS DriveSim Basic, un modelo FMU listo para poder usarse dentro de diversas plataformas de simulación Cerca de un 70 % del consumo eléctrico dentro de la industria se debe a accionamientos industriales