FABRICACIÓNDE PIENSOCOMPUESTO

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LA GRANULACIÓN ES UN PROCESO MUY EXTENDIDO DENTRO DE LA INDUSTRIA DE FABRICACIÓN DE PIENSOS COMPUESTOS PARA ANIMALES. EL PELLET PROPORCIONA MÚLTIPLES BENEFICIOS FRENTE A LOS PRODUCTOS PULVERULENTOS COMO LA MEJORA DEL TRANSPORTE, EL ALMACENAJE Y EL APROVECHAMIENTO POR PARTE DE LOS ANIMALES. ASÍ MISMO SE REDUCE SU DEGRADACIÓN DEBIDO A UNA MENOR EXPOSICIÓN AL EXTERIOR DE LOS PRODUCTOS QUE LO COMPONEN.

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LA GRANULACIÓNDentro del sistema productivo, se trata del proceso de mayor impacto energético en la organización. Para la compactación del grano es necesario un aporte de vapor y de presión que genera un gran consumo térmico y eléctrico. Pero no sólo eso, si no que en el mayor de los casos, la granulación establece la calidad del producto y el nivel productivo de la planta, aspecto determinantes que influirán en el funcionamiento y la planificación de la empresa.

En la presente nota de aplicación, se describe en detalle el caso de éxito de una planta de fabricación de piensos compuestos, que gracias a la sustitución de arrancadores electrónicos por variadores de frecuencia en la etapa de granulación, ha conseguido:

• MEJORAR LA PRODUCTIVIDAD

DE LA PLANTA

• MEJORAR LA CALIDAD DEL PRODUCTO FINAL

• MEJORAR LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE LA INSTALACIÓN

• AUMENTAR LA FIABILIDAD DE LAS INSTALACIONES

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EL TRANSPORTE INTERNO DE GRANO Y HARINASSe realiza comúnmente de forma mecánica mediante elevadores, transportadores y/o por aspiración. Proceso donde los variadores y arrancadores le proporcionarán una mejora de la gestión interna del material, la protección de las instalaciones y la mejora de la eficiencia energética.

MOLIENDASu objetivo es reducir el tamaño de las materias primas para favorecer la mezcla y granulación. En el mercado existen diferentes tecnologías como los molinos de bolas, cilindros o martillos. En todos ellos los arrancadores y variadores de velocidad proporcionarán la mejor respuesta y protección del sistema.

GRANULACIÓN O PELETIZADO El proceso comienza con el acondicionamiento con vapor y mezcla homogénea de las harinas hasta un temperatura de entre 65ºC-115ºC y un tiempo de residencia durante unos minutos con el objetivo de eliminar los organismos patógenos. Posteriormente se hace pasar la pasta a presión por una matriz obteniéndose un cilindro prensado que se corta a la medida deseada para obtener el pellet final. La calidad del producto está determinada por la dureza y durabilidad que determinará la cantidad de finos que generará durante su transporte y manipulación. Una correcto ajuste de los parámetros de la granuladora en función de la mezcla como % de vapor, velocidad de peletizado, temperatura, tipo de matriz, presión, mezcla, etc… asegurarán el mejor resultado final.

La industria agroalimentaria de piensos compuestos tiene como objetivo fabricar a partir de materias primas como el trigo, cebada, maíz, alfalfa,… y aditivos líquidos, un pellet que se adapte a las necesidades de la dieta de los animales al que va destinado. El proceso de producción es lineal e incluye las etapas de: recepción y almacenaje de materia prima, pre-mezcla y molienda, mezcla y dosificación, granulación, empaquetado y expedición.

Proceso defabricación de pienso compuesto

Motor accionamientogemelo granuladora

Acondicionador yAlimentador

Cámara depeletizado

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CASO DE ESTUDIO

En el caso de estudio que nos ocupa, la granuladora está equipada con dos motores de 200kW con 15 años de antigüedad que accionan a través de dos poleas el mismo eje mecánico. El control del alimentador de material, y por ende el de la carga de la granuladora, se realizaba mediante el control PID tomando como referencia la suma de las corrientes de ambos motores.

Ambos motores estaban equipados con arrancadores electrónicos V5, cuyas prestaciones y fiabilidad han hecho confiar a los responsables de la instalación en Power Electronics para la implantación de la mejora.

Los arrancadores estaban configurados de forma gemela, de forma que una vez recibida la orden

de arranque ambos motores realizaban la misma secuencia hasta el régimen nominal donde el bypass

los conectaba directamente a la red.

Esta configuración generaba limitaciones mecánicas en el sistema. Un aumento de la carga por encima de los 550A provocaba un desequilibrio sustancial del par ejercido por los motores y por tanto un desequilibrio mecánico, que generaba vibraciones, estrés mecánico y en el peor de los casos el

atasco del sistema, reduciendo significativamente la fiabilidad y productividad de las instalaciones. Del mismo modo, el desequilibrio del par, genera un desbalanceo de las corrientes absorbidas por los motores y el envejecimiento heterogéneo de ambos motores.

CON ARRANCADOR

La gráfica muestra el registro real del equipo trabajando en régimen nominal con una

consigna de carga de 550A. Se aprecia un desequilibrio de más de un 5% del par.

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LAS PRESTACIONES Y FIABILIDAD DEL ARRANCADOR V5 HAN HECHO CONFIAR A LOS RESPONSABLES DE LA INSTALACIÓN EN POWER ELECTRONICS

La nueva solución sustituye los arrancadores V5 por dos variadores SD700 sincronizados con fibra óptica y configurados en modo maestro-esclavo (Open loop torque control - OLTQ ). El equipo maestro, se asegura de ajustar la velocidad de la aplicación a la consigna enviada por el PLC mediante control PID. Simultáneamente, el esclavo recibe por fibra óptica, el par y velocidad del variador maestro, y realiza un control PID de par que asegurar el perfecto reparto entre ambos motores. Este sistema, es único en el mercado, ya que consigue la mejor respuesta dinámica y estática del sistema sin la necesidad de instalar encoder de motor o proceso. Convirtiéndose así, en la solución más robusta y fiable para aplicaciones con múltiples motores sincronizados mediante eje eléctrico.A continuación se muestra la distribución de corrientes y par experimentados con el control OLTQ.

CON VARIADOR

La gráfica anterior muestra el registro real del equipo trabajando en régimen nominal con

una consigna de carga de 650A. Se aprecia un equilibrio total de par y corriente.

“Otros fabricantes nos solicitaban el cambio del motor, cable apantallado a motor y la instalación de armarios de filtros

adyacentes. Sin embargo, Power Electronics nos brindó facilidades con las mayores garantías del mercado.”

START/ STOP

REFERENCEFIBER OPTICS

LA SOLUCIÓN MÁS ROBUSTA Y FIABLE PARA APLICACIONES CON MÚLTIPLES MOTORES SINCRONIZADOS MEDIANTE EJE ELÉCTRICO

IMPLANTACIÓN DE LA MEJORA

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El gran avance en control y automatización, junto con las posibilidades que los variadores de velocidad ofrecen están eliminando el uso de transmisiones mecánicas y embragues por parte de los fabricantes de maquinaria. Los sistemas de regulación mecánicos reducen la eficiencia de las máquinas y requieren de un alto mantenimiento para su correcto funcionamiento a lo largo del tiempo. Por el contrario, los accionamientos de motores permiten desde las aplicaciones más sencillas hasta las más complejas:

• Mejora la respuesta del sistema en el arranque, proporcionando un arranque progresivo, precisión en la posición y alto par de arranque.

• Aumentan las posibilidades de gestión. la variación de la velocidad permite infinitas combinaciones de producción que le permitirán optimizar el consumo energético y productividad de su instalación.

• Aumentan la fiabilidad. Hardware y software ampliamente testeado aseguran el funcionamiento en continuo de los equipos sin incidencias.

• Reducen los costes de mantenimiento. Los accionamientos no se desgastan, no se lubrican, ni se rompen correas.

MÁXIMO AHORRO

Aparte de las prestaciones en control, los variadores de velocidad SD700 están diseñados para el máximo cuidado del motor y las instalaciones, integrando de serie:

• Filtro dV/dt de salida con sistema único CLAMP que permite su instalación con motores, rodamientos y cables estándar de hasta 300m.

• Filtros RFI y filtro Armónicos (3%) de entrada que reduce la generación de ruido de alta frecuencia y corrientes armónicas en su instalación.

• IP54 integral sin filtros de polvo y ventiladores axiales, que aumenta la fiabilidad, reduce la deposición de polvo y el mantenimiento de los accionamientos.

• Operación hasta 50ºC sin reducción de potencia que permite operar en los ambientes más exigentes.

• Modularidad y acceso frontal a todos los componentes, que facilita la supervisión y mantenimiento.

Gracias a sus altas prestaciones de serie, la integración del variador SD700 no supuso la modificación de las instalaciones, manteniéndose el actual motor, rodamientos y cableado a motor. Hecho que reduce significativamente, el periodo de amortización de la inversión.

BAJO dV/dt

MODULARIDAD

ARMÓNICOSFILTROS RFI

El avance más importante tras la implantación de la mejora se experimentó en la productividad y calidad del pienso compuesto. La incorporación de variadores de velocidad, abrió un amplio abanico de posibilidades en la variación de las condiciones de operación de la granuladora, que permitió a los responsables de fábrica obtener las condiciones de mayor productividad, mayor dureza y durabilidad del pellet, junto con el menor consumo energético. Algo que redundaba de forma vertebral en la rentabilidad y calidad de las líneas de producción con una reducida inversión.

La línea de fabricación de piensos, dispone de múltiples sistemas como: pre-tratamiento de harinas, enfriado de pellet, movimentación, mezcladores, etc. La etapa de mayor impacto energético tras la granulación es el expander. Se trata de un sistema de pre-tratamiento de harinas, cuyo objetivo es la mejora de las propiedades nutricionales del pienso mediante la homogeneización y curado de las harinas aplicando simultáneamente calor y presión. La producción de pienso mediante este sistema incrementa la demanda eléctrica de la línea sustancialmente, por lo que la organización centra la producción de este tipo de pienso, en los periodos de facturación más económicos.

La instalación de los variadores SD700 en configuración maestro- esclavo ha permitido la perfecta sincronización y el perfecto reparto de par de ambos motores sobre el eje de la granuladora. Como resultado, la carga de los motores de la granuladora ha aumentado desde 550A hasta 660A lo que provocó un aumento del 20% de la producción y consecuentemente del gasto energético. Sin embargo, la granulación supone el 37% del consumo energético de la línea de fabricación de pienso compuesto, por lo que la medida redundará en una mayor eficiencia de la línea en su conjunto, reduciendo los costes de producción ( kWh/ton pienso).

La instalación de los variadores SD700 en configuración maestro- esclavo ha permitido la perfecta sincronización y el perfecto reparto de par de ambos motores sobre el eje de la granuladora. Como resultado, la carga de los motores de la granuladora ha aumentado desde 550A hasta 660A lo que provocó un aumento del 20% de la producción y consecuentemente del gasto energético. Sin embargo, la granulación supone el 37% del consumo

Productividady Calidad

energético de la línea de fabricación de pienso compuesto, por lo que la medida redundará en una mayor eficiencia de la línea en su conjunto, reduciendo los costes de producción ( kWh/ton pienso).

“ La instalación de variadores en la etapa de granulación ha sido

la medida más rentable de los últimos años.”

Director de explotación

Tabla 1: Aumento eficiencia línea con variadores de velocidad SD700

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Con el fin de evaluar de forma objetiva el punto óptimo de operación se realizaron pruebas de calidad y muestras de producción, bajo las mismas condiciones de partida ( Tº acondicionador, Tº Expander, tipo de producto, etc.:) a diferentes velocidades, cargas del alimentador, con y sin etapa expander. El resultado se resume en las tablas siguientes:

Los resultados muestran que el mejor resultado se aprecia con el sistema operando al 95% de velocidad. La productividad se mantiene al máximo, la durabilidad aumenta un 2,1% y los finos se mantienen al mínimo.

En el caso de la operación sin expander, la máxima calidad se obtiene en el régimen de trabajo del 100%.

Tabla 2: Producción vs Calidad con expander

Tabla 3: Producción vs Calidad sin expander

ESTE RESULTADO SUPUSO UNA REVOLUCIÓN A NIVEL PRODUCTIVO Y ENERGÉTICO PARA LA ORGANIZACIÓN. EL OBJETIVO MEDIO DE PRODUCCIÓN DIARIO DE LA INSTALACIÓN

SE SITÚA EN 850 T/DÍA, OBTENIÉNDOSE CON ARRANCADORES EN 23H, SIN EMBARGO LA NUEVA CONFIGURACIÓN CON VARIADORES DE VELOCIDAD SD700 PERMITIÓ OBTENERLA EN

18H 50’, REDUCIENDO LA JORNADA LABORAL Y CONSUMO DE LA LÍNEA EN MÁS DE 4H EN LOS PERIODOS TARIFARIOS MÁS CAROS.

Resultados y conclusiones

Los resultados contemplan los costes energéticos, no obstante la organización redujo sus costes de producción de forma proporcional y permitió el aumento de las actividades de mantenimiento, supervisión y mejora de las líneas que redunda en la vida útil de la instalación.

El ahorro energético depende fuertemente del calendario de facturación de la organización y cómo la producción se ajuste para sacar el mayor partido de ellos. En este caso, se dispone de una estructura de 6 periodos donde el coste medio ponderado se situaba en 8.49 c€/kWh y el precio de los periodos más caros diarios suponen 16.7 c€/kWh. El balance energético y medioambiental se resume a continuación.

La tabla muestra un ahorro eléctrico de un 10,8% respecto de la situación inicial, sin embargo la posibilidad del paro total de la línea en los periodos

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de mayor coste eléctrico ha permitido reducir los costes energéticos en un 17,27%, rentabilizando la inversión en menos de 5 meses.

La instalación de los variadores de velocidad ha supuesto una revolución a nivel productivo y de calidad para la empresa, aumentando simultáneamente un 11% la productividad de las líneas y un 2% la calidad del producto final.

El éxito ha sido posible gracias a nuestra estrategia de orientación al cliente POWER ON SUPPORT, cuyo objetivo es estar presente desde el lay-out de la instalación un trabajo codo con codo con los responsables de mantenimiento ha permitido conocer de primera mano las necesidades del cliente y aprovechar la tecnología en control más puntera para obtener los mejores resultados para la organización.

“La instalación de los variadores de velocidad ha

supuesto una revolución a nivel productivo y de calidad”

POWER ON SUPPORTestrategia de orientación al cliente implementada por Power Electronics

Power on Support es un nuevo concepto que pretende explicar la estrategia de orientación al cliente que ha implementado Power Electronics desde sus orígenes hace más de 25 años. Power Electronics no se considera solamente un fabricante de electrónica de potencia avanzada sino una empresa de servicios que vive para atender las necesidades de sus clientes y adaptarse a sus requerimientos.

Para ello, la flexibilidad y la especialización son fundamentales. Somos flexibles para ser capaces de servir productos adaptándonos a cualquier plazo de entrega, atender nuestros equipos en mercados donde tenemos filiales en tiempo record, realizar puestas en marcha en cualquier lugar del mundo, atender telefónicamente cualquier consulta a cualquier hora del día o de la noche… Somos especialistas para poder asesorar no sólo sobre nuestros productos sino sobre las aplicaciones donde serán instalados, ofrecemos formación especializada no solo sobre nuestros productos sino sobre electrónica de potencia, garantizamos nuestros equipos durante períodos de tiempo que nadie ofrece…

3/5 AÑOS DE GARANTÍA3 años de garantía para nuestros productos industriales (variadores de velocidad y arrancadores estáticos) y 5 años de garantía para nuestros inversores solares contra cualquier defecto de fabricación. Las garantías se ejecutan normalmente en el sitio con el fin de minimizar las paradas no deseadas.

ASISTENCIA TELEFÓNICA 24h/7dLe garantizamos la asistencia telefónica a nuestros clientes en cualquier momento y bajo cualquier eventualidad, no sólo para cubrir las garantías o problemas técnicos, sino también para ofrecer asesoramiento técnico si fuera necesario.

ASISTENCIA EN CAMPO 24h/7dLe garantizamos la asistencia telefónica a nuestros clientes en cualquier momento y bajo cualquier eventualidad, no sólo para cubrir las garantías o problemas técnicos, sino también para ofrecer asesoramiento técnico si fuera necesario

STOCK DE PRODUCTOEstamos comprometidos con nuestros clientes para dar asistencia para nuestros variadores de velocidad, arrancadores estáticos y inversores solar in situ en cualquier momento, no importa si nuestros productos están bajo garantía o no.

STOCK DE COMPONENTESTambién mantenemos un grande stock de repuestos piezas para nuestras necesidades de producción y otorgar una asistencia técnica inmediata. También ayuda a minimizar el tiempo de espera en grandes proyectos.

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Estamos dispuestos a dar asesoramiento y apoyo técnico de nuestros productos y las aplicaciones, en el que están instalados. Nuestros clientes también tienen a su disposición nuestro departamento de ingeniería y consultoría, que comprenden un gran número de ingenieros altamente cualificados y con experiencia en el desarrollo de soluciones a medida.

PUESTAS EN MARCHA Puestas en marcha en Power Electronics siempre de forma gratuita. Nuestros ingenieros técnicos configurar todas nuestras unidades, arrancadores estáticos y variadores dependiendo de la aplicación para maximizar su rendimiento. Además, la información obtenida en estas puestas en marcha contribuye a mejorar nuestros productos y añade un gran valor añadido

ASESORAMIENTONuestro departamento de aplicaciones está dispuesto a dar apoyo y asesoramiento técnico acerca de nuestros productos y las aplicaciones, en el que están instalados. Nuestros clientes también tienen a su disposición nuestro departamento de software y proyectos, que comprenden un gran número de ingenieros altamente cualificados y con experiencia en el desarrollo de soluciones de software a medida.

FORMACIÓNNuestros clientes tienen a su disposición nuestras salas de formación, donde les ofrecemos soluciones a medida cursos de formación con un buen equilibrio entre los aspectos teóricos y prácticos. También podemos ofrecer sesiones de formación en las instalaciones de nuestros clientes.

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