Un aserradero a medida

Historia

Para las empresas de la industria de la pulpa, el papel y los tableros de madera, es esencial que sus plantas tengan un suministro continuo e ininterrumpido de madera. Esto es exactamente en lo que se especializa Wertholz, con sede en Fürnitz (Austria): Desde 1989, se ha centrado en proporcionar a la industria de transformación de troncos cantidades suficientes de madera con las dimensiones y la calidad requeridas para su posterior transformación. La empresa procesa unos 80.000 metros cúbicos de madera al año. El corazón de su planta de procesado de madera es un sistema de manipulación de troncos que data de 1997, en el que los troncos se descortezan, se miden, se cortan a la longitud requerida y se descargan en cajas de clasificación adecuadas. «Sin embargo, después de más de 20 años de funcionamiento, el sistema se estaba quedando anticuado, ya que la tecnología de control y accionamiento ya no correspondía con la actual tecnología de vanguardia», afirma Christian Gallob, de Elektrotechnik Gallob, un proveedor de servicios completos para aplicaciones de ingeniería eléctrica comercial e industrial. Comenzó a prestar servicio al sistema de manipulación de troncos de Wertholz justo después de su puesta en marcha y desde entonces ha realizado constantes pequeñas actualizaciones de la tecnología. Sin embargo, no fue posible llevar a cabo ninguna mejora importante durante el funcionamiento normal. Esto cambió en 2018, cuando Wertholz trasladó sus operaciones desde unas instalaciones alquiladas a una parcela de 2,5 hectáreas recién adquirida en las inmediaciones. La empresa también trasladó sus instalaciones de manipulación de troncos, que Christian Gallob actualizó con tecnología punta tanto por dentro como por fuera. 

Desafío

Costoso de adaptar y propenso a demasiados tiempos de inactividad

«Con el sistema antiguo, todos los elementos de funcionamiento seguían estando cableados de forma convencional, lo que dificultaba la aplicación de cambios o nuevas funciones que el cliente o el operador del sistema querían», dice el Sr. Gallob. El cableado de los aproximadamente 20 accionamientos del sistema también era muy complejo, y las funciones necesarias, como la rotación en sentido antihorario o la parada de emergencia, también tuvieron que implementarse con cableado convencional. El gran tamaño de la instalación -la planta de producción ocupa una superficie de 25 por 12 metros, mientras que la línea de clasificación tiene una longitud de unos 90 metros- ilustra la cantidad de cables que hubo que utilizar para controlar el sistema.

Además, la tecnología de accionamiento se controlaba únicamente mediante contactores. «Los contactores están sometidos a un desgaste constante y, por tanto, ya no son apropiados en un sistema moderno», dice el Sr. Gallob, entre otras cosas porque también dificultaban la localización de averías: Si uno de los componentes del sistema de automatización fallaba, el operador del sistema sólo recibía esta información a través de una luz de advertencia; entonces había que investigar minuciosamente la ubicación y la causa del fallo.

Los accionamientos de las cintas transportadoras de las tronzadoras eran la principal causa de los tiempos de inactividad: En el sistema antiguo, estaban controladas por un arrancador estrella-triángulo, lo que significa que funcionaban a velocidad constante, sin importar lo fácil o difícil que fuera cortar la madera. «Cuando hacía calor y si la madera era difícil de cortar, los motores se sobrecalentaban muy rápidamente, en cuyo caso a menudo tenía que sustituir dos o tres motores por semana», recuerda Christian Gallob. Esto también se debía a que, aunque el interruptor protector de motor respondía en caso de sobrecarga o sobrecalentamiento, a menudo se volvía a conectar manualmente demasiado pronto, antes de que el motor pudiera enfriarse lo suficiente. Como resultado, los motores eran propensos a fallar y, por tanto, a sufrir tiempos de inactividad: «Reemplazar uno de los motores podría llevar fácilmente un día o incluso dos».

Solución

Hacer que todas las partes del sistema sean más inteligentes

Por ello, Christian Gallob aprovechó el traslado de las instalaciones de manipulación de troncos para rediseñar su sistema de automatización desde cero. El núcleo del nuevo sistema es un HMI/PLC XV300 con pantalla táctil integrada, que está integrado en el puesto de mando de la sala de control y permite al operador controlar todos los accionamientos y funciones del sistema. Sólo la estación que mide los registros tiene su propio controlador, que transmite los datos al XV300 a través de una interfaz de E/S. «El sistema se controlaba anteriormente con un PLC compacto Eaton PS4 sin opciones de visualización y con un funcionamiento puramente de hardware», explica el Sr. Gallob. «Pero un sistema de control sin pantalla táctil simplemente ya no está a la altura de los tiempos».

Sin embargo, la tecnología multitáctil del sistema de control no sólo ofrece un diseño atractivo y un funcionamiento intuitivo, muy parecido al de un smartphone o una tableta, sino que también es práctica, como subraya Gallob: «Esto permite implementar rápidamente funciones adicionales. Por ejemplo, nos resultó muy fácil programar un "botón" virtual cuando el sistema ya estaba en funcionamiento que permite al operario de la planta emitir un aviso cuando el sistema está a punto de ponerse en marcha». Gallob programó la tecnología de control y automatización en CODESYS, que era un territorio completamente nuevo para él. «Pero con el software de visualización Galileo de Eaton, me resultó fácil empezar: La interfaz de usuario es relativamente sencilla y el programa es muy claro e intuitivo».

Christian Gallob utilizó SmartWire-DT para conectar el XV300 a los distintos componentes de automatización. Esto significa que los distintos dispositivos de conmutación, sensores y accionamientos no se conectan al controlador mediante un cableado directo punto a punto, sino mediante un cable verde de ocho hilos con conectores rápidos y sencillos. El cable SmartWire-DT suministra energía a los dispositivos conectados y se encarga simultáneamente de la comunicación de datos. «Esta solución es muy flexible y elimina por completo la necesidad de un engorroso cableado de hardware. Ahora Gallob puede integrar rápida y fácilmente cualquier componente que sea necesario añadir en el futuro. Por ejemplo, durante la puesta en marcha del sistema, el operario de la planta quería un pulsador adicional, que pudimos reequipar rápidamente gracias a SmartWire-DT». A ello contribuye también el hecho de que todos los dispositivos de mando del panel de control -20 componentes en total- proceden de la familia RMQ de Eaton.

Christian Gallob también utilizó la solución de cableado inteligente de Eaton para cablear los distintos componentes de automatización dentro de los armarios de control de la instalación. Así, un total de 43 dispositivos están conectados a través de dos cables interconectados. Sin embargo, Gallob optó por no utilizar SmartWire-DT para transferir datos entre el XV300 y los armarios de control, que están situados a unos 15 metros de distancia, o entre los armarios de control y el sistema: «Las condiciones ambientales en el interior de la planta son muy duras, por lo que decidí conectar en red las distintas zonas utilizando un robusto cable de Ethercat. El XV300 viene con una interfaz Ethercat integrada, y los cables SmartWire-DT pueden conectarse a través de una pasarela Ethercat.

Christian Gallob también ha actualizado toda la tecnología de accionamiento: Los accionamientos de alimentación de madera se controlan ahora mediante arrancadores suaves DS7 de Eaton, que también protegen los componentes mecánicos. Y los accionamientos del mecanismo que clasifica los troncos en varias cajas están ahora equipados con arrancadores de motor electrónicos EMS». 

Este arrancador de motor electrónico puede manejar arranques directos e inversos, al tiempo que ofrece una protección de sobrecarga de amplio alcance y una función de parada de emergencia. Además, los accionamientos de las cintas transportadoras entre las estaciones están ahora controlados por frecuencia. Con la ayuda de los convertidores de frecuencia Eaton DA1, su velocidad puede ajustarse mediante controles deslizantes en la pantalla del XV300, de modo que el rendimiento del sistema puede adaptarse al tipo de madera que se procesa. Sin embargo, la nueva función más importante se implementó en los accionamientos de las estaciones de sierra de corte transversal, que anteriormente eran propensos a fallar: Ahora también se puede ajustar su velocidad y, gracias al uso de un interruptor protector de motor electrónico PKE se puede controlar la intensidad del motor. «Los tacómetros de la pantalla del XV300 indican la intensidad del motor de los dos accionamientos en tiempo real», explica Sr. Gallob. «Esto permite al operador de la planta reconocer muy rápidamente si una sobrecarga es inminente, de modo que la velocidad del transportador puede reducirse o incluso el tronco puede ser retraído». 

Resultado

Más de un año sin una sola avería en el motor

Como resultado de esta actualización, el sistema de manipulación de troncos en el nuevo emplazamiento de Wertholz lleva ya más de un año funcionando y, hasta ahora, Christian Gallob no ha tenido que sustituir ni un solo motor por sobrecarga. Los fallos que se produzcan se indican ahora en texto claro en la pantalla del XV300 para poder subsanar rápidamente las causas. Para ello, Christian Gallob ya no necesita desplazarse a la planta: puede resolver muchos problemas por teléfono gracias a la información que le proporciona el sistema. En general, esto ha aumentado significativamente la disponibilidad del sistema, al tiempo que ha impulsado el rendimiento y la productividad. «El hecho de que pudiera obtener toda la tecnología de automatización -desde la fuente de alimentación y los dispositivos de mando y señalización RMQ hasta el PLC y la tecnología de accionamiento- de Eaton como un único proveedor hizo que todo el proyecto fuera mucho más fácil de realizar», explica el Sr. Gallob, y añade: «Sin embargo, en un proyecto como éste, uno se puede atascar rápidamente en los detalles. Pero, sea cual sea el problema al que me enfrente, podía llamar a Eaton en cualquier momento, y juntos siempre podíamos encontrar una solución rápida».