El sector energético es vital para la sociedad moderna, ya que alimenta continuamente todos nuestros dispositivos e industrias. Por consiguiente, esta producción constante y rigurosa de energía requiere todo tipo de equipos avanzados, desde válvulas hidráulicas para la industria del petróleo y el gas hasta células solares y componentes para turbinas eólicas. El control numérico computarizado (CNC) ha sido fundamental en la creación de estos complejos dispositivos.
Aparte de la industria aeroespacial y automotriz, la producción de energía es una de las más importantes. Usos del mecanizado CNCSin embargo, el sector energético se encuentra en un punto de inflexión donde podría tener que dar cabida a formas de energía más novedosas y ecológicas junto con las fuentes de energía convencionales, o (de forma más radical) abandonar por completo el petróleo y el gas en favor de las energías renovables. Al fin y al cabo, el sector de las energías renovables creció un 5 % anual entre 2007 y 2017, con un aumento de las iniciativas y un creciente respaldo global.
En general, las piezas mecanizadas por CNC y el mecanizado avanzado aumentarán la calidad y la eficiencia de las herramientas y componentes para la generación de energía. Este artículo analizará algunas de las principales maneras en que el CNC desempeña un papel crucial en esta transformación.
Energía Eólica
La producción de energía eólica requiere componentes duraderos y resistentes que soporten enormes esfuerzos manteniendo la precisión. Los fabricantes deben producir palas precisas para soportar la presión del viento con un desgaste mínimo. El mecanizado de metal y fibra de carbono ha sido crucial no solo en la producción de las palas, sino también en componentes como los enormes cojinetes que ajustan el ángulo. Mediante el uso de CNC, los cojinetes gigantes del mecanismo de ajuste de una turbina eólica se pueden fabricar con una precisión normalmente reservada para piezas más pequeñas. Dado que se trata de componentes de gran tamaño cuya movilidad afecta gravemente a su rendimiento, (al igual que las palas de los motores de los aviones) deben ser extremadamente precisos.
Generalmente, las máquinas de torno multiusos se utilizan para engranajes, carcasas de cajas de engranajes y rotores. Teniendo en cuenta el tamaño de la turbina eólica promedio, requiere máquinas grandes y de alta resistencia, con Aproximadamente el 90% de la fabricación de engranajes implica el corte de metales.Actualmente, este proceso está dominado por el fresado de engranajes, utilizando fresas de disco o de engranajes. De manera similar, las taladradoras CNC se utilizan con frecuencia para mecanizar orificios en intercambiadores de calor de tubos para diversos sistemas energéticos.
Para la fabricación de turbinas y molinos de viento, se requieren máquinas CNC capaces de procesar plásticos reforzados con fibra de carbono o materiales de fibra de vidrio. En cuanto a los materiales, también se pueden utilizar fibra de vidrio con núcleo hueco, aluminio y maderas ligeras para las palas del rotor. El perfil de la mayoría de las palas de rotor es bastante similar al de los aviones, por lo que estas máquinas exigen una gran precisión.
Energía Solar
Además de los paneles solares en sí, existen diversas piezas que requieren una fabricación precisa, como marcos, rieles traseros y rieles de soporte. Las fresadoras y taladradoras son ideales para este tipo de proyectos, y muchas empresas comercializan sus máquinas CNC específicamente para la producción de componentes para paneles solares. Incluso las grandes líneas de producción de paneles solares incorporan múltiples procesos CNC, como corte y taladrado, pero también requieren varios procesos no CNC en conjunto con operarios que trabajan simultáneamente.
Dado que las líneas de producción pueden ser enormes y aparatosas, empresas como Fanuc ofrecen brazos robóticos versátiles capaces de manipular formas con mayor flexibilidad y optimizar el espacio de trabajo. De manera similar, empresas como Beamcut ofrecen software especializado en la fabricación de paneles solares que simplifica el proceso y requiere solo una persona para su operación. Esta es una de las maneras en que el control numérico computarizado (CNC) libera espacio y optimiza la mano de obra.
Los fabricantes de paneles solares suelen utilizar tornos y cortadoras de alambre para los marcos y las carcasas. Las máquinas de corte por plasma y láser de fibra se especializan en la fabricación de paneles solares, y se emplean diversos láseres para dividir los paneles. Asimismo, empresas como Protolabs combinan el mecanizado CNC con la impresión 3D para producir paneles solares. Esto indica que existe potencial para la fabricación híbrida en la industria de la energía solar.
Energía hidráulica
Las turbinas y generadores hidroeléctricos no son solo máquinas enormes. También deben ser resistentes a la presión y a los daños causados por el agua, y estar fabricados con metales que posean estas mismas cualidades, a menudo utilizando piezas de acero al carbono e inoxidable. Empresas de todo el mundo utilizan tecnologías CNC para producir todo tipo de componentes, desde simples ejes y casquillos hasta carcasas, impulsores y cubiertas de turbinas hidráulicas.
El proceso implica el torneado, el mandrinado y el fresado habituales, pero a menudo a gran escala, según las necesidades de la planta. Por ejemplo, Canyon Hydro en Norteamérica utiliza una fresadora CNC de 7 ejes capaz de fabricar turbinas hidroeléctricas Pelton y Francis de hasta 4,9 metros de diámetro y 25 toneladas de peso. La máquina CNC corrige pequeñas imperfecciones (aunque potencialmente importantes) en la turbina. Esta es solo una de las muchas máquinas que utilizan en su centro de fabricación. A una escala aún mayor, la planta de Voith Hydro en York mecaniza piezas que pueden superar los 12,8 metros de diámetro y pesar más de 317.5 toneladas.
Además de las turbinas, el fresado CNC y otras tecnologías de mecanizado se utilizan para el desarrollo de las compuertas de presas y centrales hidroeléctricas. En algunos casos, el auge de las máquinas CNC ha permitido la producción de estas piezas in situ, en lugar de tener que importarlas de una fábrica lejana.
En general, el sector de las energías renovables se beneficia enormemente del mecanizado CNC y las tecnologías modernas. Apenas hemos empezado a vislumbrar su potencial, pero ya existen muchísimas aplicaciones, ventajas y casos de uso.
