14 minute read
Ingenieur Britta Verhelst: ‘Technologie is de oplossing van een probleem’
INGENIEUR BRITTA VERHELST IS PRODUCTIVITY DIRECTOR BIJ CHOCOLADEMULTINATIONAL BARRY CALLEBAUT
Productiviteitsgroei is de heilige graal in de industrie en dat geldt voor alle sectoren. Ook in de voedingsindustrie werkt men voortdurend aan procesverbeteringen. Bij de welbekende chocoladefabrikant Barry Callebaut werkt ir. Britta Verhelst als productivity director dagelijks aan dit streven. Wij vroegen ons af hoe haar ingenieursopleiding daar vandaag een rol in speelt.
‘Na mijn opleiding in het toenmalige VSO waar de focus vooral op wiskunde lag, trok ik naar de VUB om een Master Mechanica in de Werktuigbouwkunde te behalen,’ steekt Britta Verhelst van wal. ‘Die opleiding leek me wel interessant, niet alleen omwille van mijn wiskundige interesse maar ook omdat je er veel richtingen mee uit kon. Op dat moment was dat een typisch ‘mannelijke’ richting. In mijn lichting zijn we afgestudeerd met 8 vrouwen op 110 in de bredere ingenieursopleiding. In de specifieke richting Werktuigbouwkunde waren we zelfs maar met 2. Vandaag is dat wel iets verbeterd, maar de percentages liggen nog steeds onder de 20%. Gelukkig is de situatie in de andere ingenieursrichtingen, zoals bio-ingenieur wel min of meer gelijk.’
‘Na mijn afstuderen in 1989 ging ik als projectingenieur aan de slag bij een Amerikaanse multinational, waar ik onder meer instond voor de installatie van industriële gasinstallaties. Ik kon er doorgroeien naar een functie als engineering manager en kreeg de leiding over een team met projectingenieurs en technici. Dat was een team dat volledig uit mannen bestond. Met uitzondering van 1 collega binnen mijn team werd dat probleemloos aanvaard. Wel liep ik in die tijd - we spreken over begin jaren ’90 - wel eens tegen de traditionele vooroordelen aan, zoals klanten die ons telefonisch contacteerden met een technisch probleem en vroegen naar ‘de mannelijke collega’ om het op te lossen, ik kan legio voorbeelden opnoemen van deze klassiekers. Ook als jonge projectingenieur werd wel eens de vraag gesteld ‘of ik dit of dat wel zou kunnen’, maar dat ebde snel weg op de werkvloer. Sterker nog, als vrouw had ik soms het voordeel dat ik makkelijker fijner werk kon afhandelen.’
Continuous improvement
‘Al vlug werd duidelijk dat mijn benadering van de opdrachten iets anders was dan die van mijn collega’s. Zij waren eerder gericht op de uitvoering van de taak zelf, terwijl ik altijd probeerde om de bredere verbanden tussen projecten te zien. Ik had ook wel interesse in techniek, maar ik was ook bezig met het structurele, met de systematische verbetering van de projecten. Dat was eigenlijk wat we nu als ‘continuous improvement’ omschrijven, maar die term was toen nog niet doorgebroken. Die interesse was ook de aanleiding van het postgraduaat Business Management aan de KU Leuven dat ik in 1996 combineerde met mijn job. Vanaf dat moment werden mijn jobs wat minder technisch, maar kwam analyse van businessprocessen meer aan de oppervlakte. De focus lag voortaan op onder meer productiviteitsverbetering.’
‘Onze werkomgeving verandert aan snel tempo. Denk aan de communicatiemiddelen: in het begin van mijn carrière werd nog gewerkt met een intern papieren postsysteem om te communiceren met collega’s, vandaag is zelfs e-mail in sommige gevallen te traag en wordt overgeschakeld naar instant messaging systemen. Gaat verandering vandaag daarom sneller dan pakweg 20 jaar geleden? Dat zou ik niet durven stellen. Wel is er een belangrijke uitdaging om mensen duidelijk te maken dat verandering ook voor hen voordelen inhoudt. Betrokkenheid en persoonlijke bereidheid zijn daar belangrijke pijlers in, maar dat vraagt vaak wat tijd. Als de pijn echt acuut wordt, verloopt dat proces meestal wat makkelijker.’
Technische achtergrond helpt besparingen te realiseren
‘Mijn technische achtergrond is absoluut een duidelijk voordeel in mijn huidige job. Vandaag ben ik aan de slag als productivity director bij Barry Callebaut, waar ik analyseer hoe we door procesverbeteringen besparingen kunnen realiseren. Dat beslaat een zeer boeiend en breed spectrum waarbij ik contact kom met diverse geledingen binnen het bedrijf. Mijn opleiding als ingenieur geeft je niet alleen een zekere credibiliteit bij de collega’s die het uitvoerende werk doen, maar het is praktisch nuttig als je weet hoe pakweg een pomp of klep werkt. Dat maakt de gesprekken een pak makkelijker.’
‘Technologie bekleedt een belangrijke plaats in verandering. Technologie is niet de oorzaak van verandering, het is eerder een oplossing van een probleem. U zou kunnen opwerpen dat nieuwe technologie soms als een struikelblok wordt ervaren op de werkvloer, maar het is net de taak van change management om de implementatie te verzorgen. Een te onbezonnen invoeren van verandering om een pijnpunt in het proces op te lossen, zonder de gevolgen voor de complete ketting te bekijken, is daar een vaak gemaakte fout. Het resultaat is dan dat men technologie verkeerdelijk met de vinger wijst, terwijl de oorzaak ligt in de achterliggende organisatie.’
De nieuwe generatie industrie-gasveren.
Met een service die u volledig tevreden zal stellen.
Onze nieuwe gasveren familie NEWTONLINE staat voor langere levensduur, betere loopeigenschappen en meer toepassings mogelijkheden - omdat de Uit-
schuifkracht meteen ter beschikking staat.
Dat hebben wij bereikt door het toepassen van nieuwe zuigertechnologie, nieuwe ventiel-techniek en - vooral - door het nieuwe rolgroef-design.
Meer weten?
www.newtonline.ace-ace.com
Alles. Altijd. Top.
Meer informatie? +32 (0)11 - 960 736
Vraag de gratis ACE catalogus aan via benelux@ace-int.eu
www.ace-ace.nl
VOORZITTER VAN IE-NET VROUW EN INGENIEUR
Naast haar taak binnen Barry Callebaut is Britta Verhelst ook voorzitster van Vrouw en Ingenieur, een afdeling binnen ingenieursvereniging IE-Net.Vanwaar dat engagement?
Britta Verhelst: ’Ikzelf heb daar bij de start van mijn carrière zeer veel aan gehad. Niet alleen voor de opbouw van mijn netwerk, maar ook omdat de vereniging een omgeving creëert die als klankbord fungeert buiten de normale werkomgeving. Je kan er bijvoorbeeld ervaringen delen die soms wat moeilijker liggen binnen je bedrijf of een andere visie krijgen op een bepaald aspect binnen je job.
Sinds 2019 ben ik voor een periode van 3 jaar aangesteld als voorzitster. Eén van onze voornaamste activiteiten is het netwerken-met-inhoud, waarbij we een activiteit rond een bepaald topic organiseren en achteraf bespreken. Dat netwerkaspect ligt momenteel uiteraard wat moeilijker, maar we kijken uit om dat terug op te pikken. Daarnaast bieden we ook veel opleidingen aan.’
Expand your Possibilities
EFFICIENCY OF TIME AND SPACE IN PRODUCTION
High-speed transfer
High-precision stop & positioning
Improved rigidity
Greater flexibility in layout
Easy integration
#DiscoverYamahaRobotics
fa.yamaha-motor-im.de/yamaha-robotics/
ENERGY HARVESTING IN DE DEMPINGSTECHNIEK
Ook dit jaar reikt ACE Stoßdämpfer GmbH weer de studentenaward INNOVACE uit. Sinds 1 mei kunnen studenten van (technische) universiteiten en hogescholen uit binnen- en buitenland vanuit opleidingen als werktuigbouwkunde, constructie, mechatronica en elektrotechniek zich aanmelden.
Nadat INNOVACE 2020 door de coronapandemie kwam te vervallen, staat de wedstrijd in 2021 volledig in het teken van duurzaamheid. Individuele studenten of studententeams worden samen met hun begeleidend docent opgeroepen om een ontwerp te maken rondom het thema Energy Harvesting in de dempingstechniek. Dit moet worden ingeleverd inclusief technisch bewijs voor de functionaliteit en haalbaarheid ervan. De deadline voor inzending is 30 september 2021. De prijsuitreiking vindt in november 2021 plaats.
In de ontwerpen moeten producten uit het portfolio van STABILUS GmbH centraal staan, waartoe ook ACE Stoßdämpfer uit het Duitse Langenfeld behoort. Tot het assortiment van machineonderdelen behoren talloze oplossingen op het gebied van dempingstechniek, snelheidsregeling en vibratietechniek. In veel gevallen worden componenten gebruikt die kinetische energie in thermische energie omzetten. Deze zijn meestal gevuld met hydraulische olie of stikstof. Tot nu toe wordt de energie die tijdens het dempen en bij de beweging van de zuigerstang vrijkomt, niet gebruikt. Daarom wordt nu tijdens INNOVACE 2021 gezocht naar mogelijkheden om deze energie nuttig in te zetten. Het is bijvoorbeeld denkbaar om met de energie uit de dempingscomponent sensoren of communicatiecomponenten te laten opereren, waardoor geen externe voeding meer nodig is.
Net als bij de voorgaande edities van INNOVACE kan de student of het studententeam dat het beste ontwerp inlevert, een bedrag van 5.000 euro winnen. Daarnaast ontvangt de begeleidende leerstoel of opleiding een bedrag van 2.000 euro. Voor enkele prijswinnaars vormde de award bovendien een springplank naar de eerste baan.
Meer informatie over de precieze eisen en de technische voorwaarden is op de homepage van ACE Stoßdämpfer te vinden: https://www.ace-ace.nl/nl/bedrijf/ace-awards/ innovace-2021.html.
De studenten en studententeams dienen zich via innovace@ace-int.eu aan te melden en indien voorhanden de begeleidende hoogleraar of docent te noemen. Contactpersoon bij ACE is Toni Riediger, bereikbaar via bovenstaand e-mailadres of via +49 170 2290 989. Beschermheer van de wedstrijd is dit jaar Vice President en Head of STABILUS Industrial, Jürgen Roland.
ENERGIE-EFFICIËNTIE IN HYDRAULICA
In het tweede deel van onze reeks rond energiebesparing staan we deze keer stil bij hydraulica. We hebben daarbij aandacht voor alle mogelijke facetten in deze technologie.
Om energie te besparen en zo efficiënt mogelijk te werken, dienen we de verliezen in hydraulische aandrijvingen eerst te onderkennen. Deze kunnen we als volgt oplijsten: • Efficiëntie van de hydraulische pomp • Klepverliezen • Leidingverliezen • Omzettingsverliezen van mechanische naar hydraulische energie en omgekeerd
Het verlies tussen ingaand en uitgaand vermogen uit zich als warmte.
Energiebron
Er zijn twee courant gebruikte energiebronnen om hydraulische systemen aan te drijven: • Elektromotor • Verbrandingsmotor met onderverdeling: rechtstreeks en via PTO (power take-off)
De energetische efficiëntie van deze bronnen zelf en recuperatie van hun relevante verliezen vormt een aparte studie en zullen we in het kader van dit artikel niet verder bespreken.
Pomp doeltreffendheid
De gemiddelde volumetrische efficiëntie van olie-hydraulische pompen is: • Plunjerpompen 90 % • Vleugelpompen 80 % • Tandwielpompen 85 %
Het verlies bestaat overwegend uit warmte die opgevangen kan worden, maar het is vooral de opbouw van het hydraulisch aandrijfsysteem die voor energiewinst kan zorgen.
Aandrijving door verbrandingsmotor
We mogen ervan uitgaan dat een pomp die rechtstreeks door een continu draaiende verbrandingsmotor wordt aangedreven de meeste energetische verliezen geeft. De hydraulische pomp(en) worden aangedreven door de motorkrukas of met een PTO verbinding. Dit is “power take-off” aansluiting, door de motorfabrikant in de motor voorzien om een hydraulische pomp op aan te sluiten.
De hydraulische pomp stuwt olie met een constant debiet door slangen, buizen en kleppen terug naar de olietank. Zelfs met open kleppen word door laminaire wrijving druk opgebouwd. Naar gelang de grootte van het debiet en de diameter van het leidingwerk kan men van laminaire naar turbulente weerstand gaan, wat de druk tot boven de 10 bar kan brengen. Deze energie gaat als warmte verloren, bovendien verharden standaard dichtingen erg snel en treden lekken op boven 70°C.
Indien mogelijk kan op de PTO aansluiting met de pomp een automatisch uit-/inschakelbare koppeling voorzien worden. Deze “clutch” kan elektrisch of pneumatisch, op afstand, manueel of met ingestelde sensoren aangestuurd worden. Dit is een relatief eenvoudige oplossing die direct een aanzienlijke energiewinst oplevert.
Bij een PTO aandrijving komt het erop aan om met een debiet geregelde pomp te werken. Het open circuit dient zo kort mogelijk gehouden te worden met zo groot mogelijke diameters, zo weinig mogelijk kleppen en bochten. Meestal is er een tanktopfilter op de terugloop gebouwd. De ∆P van deze filter kan niet omzeild worden. De conclusie luidt dat bij een PTO aandrijving het energieverlies continu en aanzienlijk is, zodat warmterecuperatie zeker in aanmerking komt.
Elektromotor aandrijving
Bij aandrijving door een elektromotor komt het erop aan om de energiebehoefte optimaal te plannen. De grootste bron van warmte komt van een drukbegrenzer die door overdruk dient te werken. De veer wordt ingedrukt, de overdruk ontsnapt, de veer overwint de kracht en smoort het debiet terug, de veer wordt weer opengedrukt. Zo ontstaat een oscillerende smoring die de olie verhit en erg nadelig is. Een drukbegrenzer moet gezien worden als een beveiliging die enkel bij nood dient te werken, niet om het circuit op druk te houden. Ook de keuze van de hydraulische pomp is belangrijk. Bij voorkeur wordt een vermogen geregelde plunjerpomp genomen.
Vermogen geregelde pomp versus VSD geregelde elektromotor
Er is een mooie ontwikkeling aan de gang om via een variabele toerenregeling van de elektromotoren energie te besparen, maar het is nog efficiënter en beter regelbaar om een vermogen geregelde pomp te gebruiken. Met een vermogen geregelde pomp kan voor een kleinere elektromotor gekozen worden wat een grote en continu besparing meebrengt, terwijl toch het hoogste debiet en de hoogste druk uit de pomp kunnen gehaald worden (Zie tabel 1).
De verhouding tussen debiet en druk wordt volledig automatisch en traploos door de pomp geregeld.
Accumulatoren
Een accumulator kan van grote betekenis zijn in energieefficiëntie: de accumulator kan energie bewaren tot er behoefte aan is. Er staan nog teveel hydraulische aandrijvingen continu te draaien om de productie te ondersteunen terwijl er niet altijd afname is. Hier kan een afschakelsysteem ondersteunt door een of meerdere accumulatoren een
Typical Horse Power/Torque Control Characteristics
r ate Q [l/min] Fl o w 45
40
35
PV028 PV023 PV020 PV016
r ate Q [l/min] Fl o w 70
60
50
30
25
20
15
10
5
K=18.5 kW C=4 kWD=5.5 kW H=15 kW B=3 kW G=11 kWE=7.5 kW 40
30
20
10
PV046 PV040 PV032
S=30 kW D=5.5 kWE=7.5 kWG=11 kWH=15 kW M=22 kWK=18.5 kW
0 0 50 001 150 200 250 003 350
Pressure p [bar] 0
0 50 100 150 200 250 300 350
Pressure p [bar]
r ate Q [l/min] Fl o w 140
120
100
80
60
40
20 PV092 PV080 PV063
S=30 kWM=22 kWK=18,5 kWG=11 kW H=15 kW T=37 kW W=55 kWU=45kW K=18.5 kW
0 0 50 100 150 200 250 300 350
Pressure p [bar]
Tabel 1
r ate Q [l/min] Fl o w 210 200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
PV140
W=55 kWT=37 kWS=30 kWM=22 kWK=18,5 kW Y=75 kW U=45 kW Z=90 kW
0
0 50 100 150 200 250 300 350
Pressure p [bar]
Tabel 2 hydraulische pomp. Fabrikanten bieden grafieken aan om de grootte van de filter optimaal te kunnen kiezen volgens de kleinste weerstand (∆P) (Zie tabel 3).
Filters op de aanzuig kunnen nuttig zijn, maar moeten grofmazig zijn om geen aanzuigweerstand te veroorzaken. Om de vuildeeltjes uit het circuit op te vangen dient ook een terugloopfilter voorzien te worden.
Al deze filters veroorzaken weerstand maar zijn onontbeerlijk voor de blijvende werking van de aandrijving.
De belangrijkste besparing in filtratie is het op tijd vervangen van de filterelementen want een verzadigde filter verhoogt de weerstand aanzienlijk.
Koeling
Om de werking van de additieven in hydraulische olie te bewaren mag olie niet boven 70°C gaan. Een normaal werkend circuit loopt al snel naar deze maximum temperatuur. Productiesnelheid en omgevingswarmte kunnen het nodig maken dat er koeling moet worden voorzien: dat betekent dubbel energieverlies! Hier moet een analyse gemaakt worden wat de warmte veroorzaakt en naar oplossingen gezocht worden om deze te beperken. Als dit niet mogelijk is dienen we met moderne middelen deze warmte te recupereren en herbruiken.
optimalisatie meebrengen. Als het productieproces vraagt om een bewerking onder druk te houden is het zeker aangewezen om die constante druk door een accumulator te realiseren.
Stuurschuiven
De fabrikanten hebben met de jaren stuurschuiven zo goed ontwikkeld dat de wrijvingsweerstand (∆P) zo klein mogelijk is (Zie tabel 2). Bij het ontwerp van een hydraulisch systeem dienen zo groot mogelijke stuurschuiven en kleppen gekozen te worden om de weerstand te beperken. Proportionele en servo-stuurschuiven optimaliseren de werking van het systeem.
Filtratie
De beste bescherming die filtratie kan bieden is een hogedrukfilter onmiddellijk op de persleiding van elke
Tabel 3
Leidingwerk
Bij het ontwerp van een hydraulisch systeem dient het leidingwerk zo groot mogelijk in diameter gekozen te worden om de wervelweestand in de buizen zo laag mogelijk te houden (Zie tabel 4).
De verhouding debiet / viscositeit door een bepaalde diameter zorgt bij een laminaire doorstroming voor een bepaalde drukval. Wanneer het debiet verhoogt of de diameter verkleint ontstaat een turbulente stroming waarvan de drukval exponentieel vergroot.
Hydraulische slangen zijn door hun samenstelling onderworpen aan veroudering en dienen periodiek vervangen te worden, wat niet alleen kosten veroorzaakt, maar ook vervuiling in het circuit brengt.
De doorstroming is turbulenter bij slangen door de minder gladde wand, het is ook aanbevolen om slangen te beperken en kort te houden. Hoekkoppelingen worden ook zoveel mogelijk vervangen door leidingbochten.
Hydromotoren
Een hydromotor zet hydraulisch vermogen om naar mechanisch vermogen.
Hun doeltreffendheid is benaderend: • Tandwielmotoren 70 – 75% • Vleugelmotoren 75 – 80% • Gerotormotoren 85 – 90 % • Plunjermotoren 85 – 95%
Hydraulische cilinders
Bij bepaalde toepassing kan de olie van de arbeidsloze slag verbonden worden naar de werkende kant van de cilinder. Deze “regeneratie” spaart debiet uit.
Conclusie
In deze tijd van besparingen is het zeker aangewezen om nieuwe, zowel als bestaande, hydraulische aandrijvingen door gespecialiseerde hydraulische ingenieursbureau’s te laten ontwerpen of narekenen. De beroepsfederatie InduMotion kan u de weg naar de juiste leden-bedrijven tonen.
www.indumotion.be
Tabel 4
