ECM Technologies reduce el tiempo de instalación y puesta en marcha hasta en un 50% gracias a las perspectivas aportadas por el gemelo digital

Al combinar las soluciones de gemelo digital con el software de simulación y visualización de procesos líder en su clase, para luego aplicarlos a instalaciones de tratamiento térmico a gran escala, los productos metálicos siguen endureciéndose, pero el diseño, la instalación y la puesta en marcha se vuelven mucho más fáciles.

Gracias al despliegue del software Emulate3D™, ECM Technologies, líder mundial en el diseño y fabricación de los innovadores y modulares hornos industriales de carburación a baja presión, ha desarrollado una solución que soluciona muchos de los retos que supone la instalación y puesta en marcha relacionados con el desarrollo, las pruebas y el despliegue de plantas de tratamiento térmico a gran escala.

El tratamiento térmico a gran escala no es una tarea pequeña, especialmente cuando hablamos de los volúmenes que maneja la industria automotriz. Una instalación moderna de tratamiento térmico puede llegar a ocupar toda una planta, por lo que, junto con su complejidad, tradicionalmente se subcontrata a empresas que han demostrado su capacidad.

Sin embargo, teniendo en cuenta los principios de la operación ligera, los controles de costos, y la fabricación y suministro justo a tiempo, algunas plantas automotrices están buscando incorporar capacidades de tratamiento térmico internamente y en la planta. Además, gracias a esta combinación del control digitalizado de procesos con los gemelos digitales, ECM Technologies lo ha hecho perfectamente viable, lo que le ha permitido eliminar del diseño muchos de los riesgos tradicionales antes de la instalación.

El tratamiento térmico es un proceso complejo de múltiples etapas con numerosas variables de proceso que deben controlarse con exactitud para mantener la calidad y la uniformidad. El proceso de carburización a baja presión de ECM involucra la infusión de carbono a las piezas de acero para hacerlas más resistentes al desgaste y la fatiga. El proceso de vacío que ha desarrollado la empresa permite a los operadores controlar con exactitud la cantidad de carbono que se difunde en el metal mediante el control de diversas variables, incluida la duración de cada una de las etapas y la primordial presión de vacío.

Según Christian Dugit-Pinat, experto en automatización de ECM Technologies, “Hay varias etapas involucradas. En primer lugar, las piezas se lavan antes del tratamiento térmico y se endurecen al vacío gracias a la carburación, que puede tardar hasta seis horas. Posteriormente, las piezas se enfrían rápidamente mediante templado con gas o aceite antes del revenido y el tratamiento final. En resumen, el tratamiento puede tardar de 10 a 13 horas para crear un componente típico para una caja de cambios automotriz.

“Nuestras plantas de tratamiento térmico con energía eléctrica tienen un diseño multicámara”, agregó, “para que varias piezas con sus respectivas y a menudo únicas ‘recetas’ de tratamiento térmico puedan avanzar en paralelo a través de la línea, con entre 50 y 80 cargas en transición en todo momento. Cada una de estas cargas debe controlarse y gestionarse de manera individual para lograr los niveles de calidad máximos”.

La automatización moderna cuenta con capacidad de sobras para gestionar estas plantas con parámetros optimizados, pero el diseño, la instalación y las pruebas de aceptación final son otra cosa, ya que muchos de los problemas y las mejoras solo surgen durante las fases de puesta en marcha.

“Se nos encargó la instalación de uno de nuestros sistemas de carburación al vacío de ICBP Jumbo en una planta automotriz grande en México”, explicó Philippe Reymond, gerente de proyectos de ECM Technologies. “Nos enfrentamos a una serie de retos adicionales. No solo teníamos que poner en marcha la producción lo antes posible, sino que el cliente también quería que usáramos su estándar de software, lo que habría requerido reescribir por completo nuestro código. Si a esto le sumamos los plazos y las complejidades habituales de un proyecto de esta magnitud, sabíamos que iba a ser muy complicado. Así que empezamos a investigar de qué manera podríamos agilizar más el proyecto y acelerar su despliegue.”

ECM ya había estado considerando la tecnología del gemelo digital como una posible solución a estas necesidades y este proyecto presentó la oportunidad para que la empresa desplegara activamente el software Emulate3D de Rockwell Automation.

“Cuando tuvimos esta instalación en México en proyecto, hicimos algunas simulaciones mediante Emulate3D con la ayuda de ingenieros de Rockwell Automation”, explicó Reymond. “Se trataba de un proyecto enorme. La reescritura y prueba del código del PLC de un proyecto ya concluido era muy poco realista desde el punto de vista de los plazos, así que la solución evidente fue crear un modelo virtualizado.

“La virtualización nos ofrecía grandes ventajas”, agregó, “una de las cuales era su conectividad con otro software. No solo teníamos que simular los aspectos mecánicos del diseño, sino que también debíamos considerar la termodinámica, la física de procesos y varios flujos, así que usamos MATLAB, que podía enviar los resultados directamente al gemelo digital”.