La empresa GEA Refrigeration Germany GmbH, con sede en Berlín, ha sustituido tres centros de mecanizado algo anticuados por los nuevos centros de mecanizado CNC HEC 630 Athletic y HEC 800 Athletic. De este modo, han logrado reducir los tiempos de procesamiento en aproximadamente un 40 %, al tiempo que han aumentado la capacidad de producción en el mismo espacio.
¿Qué tienen en común un túnel de viento en Viena, una estación de esquí cubierta en Dubái y las ferias de Stuttgart? Todas ellas cuentan con equipos de refrigeración de GEA. El grupo tecnológico internacional también ofrece soluciones de refrigeración y climatización adecuadas para muchas otras aplicaciones industriales, como bancos de pruebas de motores y cabinas de pintura, almacenes y cadenas de frío para productos alimenticios como el yogur o los helados.
El corazón de estas unidades es el compresor de tornillo de GEA, fabricado en la planta de la empresa en Berlín. En 2016 salieron de fábrica un total de unos 1.500 compresores, repartidos en 28 modelos diferentes con un caudal que oscilaba entre los 280 m³ y los 11500 m³. Sus características especiales: alta eficiencia y larga vida útil.
Un compresor de tornillo de este tipo se compone básicamente de rotores y carcasas. Cada fabricante mantiene el perfil del rotor en el más estricto secreto, ya que constituye la base de su eficiencia. Pero las carcasas de aspiración, presión y rotor también influyen notablemente en la calidad. Es necesario respetar estrictamente las tolerancias de forma y posición, desde las caras de las bridas hasta los orificios de acoplamiento de los rodamientos del rotor. El director de producción, Hanno Heim, explica: «El paralelismo de los ejes es especialmente importante para garantizar que los rotores funcionen sin problemas durante años. Por lo tanto, estamos trabajando en rangos de precisión superiores a 20 micras en cuanto a la posición, y superiores a 10 micras en cuanto a la concentricidad y la angularidad».
Historia de éxito
Mayor rentabilidad por metro cuadrado
Los nuevos centros de mecanizado HEC del Grupo Starrag modernizan el complejo mecanizado de fundición
La necesidad de modernizar el mecanizado
El procesamiento de unidades de carcasa plantea grandes exigencias a las máquinas. Además de la precisión mencionada, se requieren altos niveles de fiabilidad y amplios recorridos. Sobre todo en el caso de los compresores de tornillo extragrandes, cuyas carcasas tienen un volumen de aproximadamente un metro cúbico y un peso de unas 1,5 toneladas.
Con el fin de garantizar un mecanizado rentable de las carcasas, GEA tomó la decisión de dotar a su planta de Berlín de la tecnología más avanzada. Dado que el volumen de producción ha aumentado tanto últimamente que ha sido necesario trasladar parte de la misma, volver a una producción totalmente interna debería generar capacidad adicional.
El plan consistía en sustituir dos centros de mecanizado horizontal obsoletos a principios de 2015. Esto vino acompañado de la necesidad de reducir drásticamente los tiempos de mecanizado (especialmente los tiempos de inactividad), de aumentar la precisión del mecanizado y de prestar especial atención al mecanizado en profundidad de alta precisión de los orificios. Entre los requisitos también figuraban un alto nivel de disponibilidad de las máquinas, el controlador Siemens 840 D sl más moderno y el cambio a portaherramientas HSK-100. «Hemos tenido en cuenta cada detalle para optimizar el proceso de mecanizado», destaca Hanno Heim, director de producción. «A continuación, comparamos minuciosamente los modelos pertinentes de distintos fabricantes. Esto incluía estudios de tiempos para un componente de referencia, que abarcaban todos los procesos de mecanizado necesarios».
40 %
Reduction of machining times
El HEC 630 Athletic es el que más puntos positivos acumula
Tras una evaluación basada en un sofisticado sistema de puntuación, los responsables de GEA decidieron adquirir el producto al Grupo Starrag, líder tecnológico mundial en la fabricación de máquinas herramienta de precisión. En primer lugar se encargó un centro de mecanizado horizontal HEC 630 Athletic, al que siguió, unos meses más tarde, un HEC 800 Athletic para el mecanizado de piezas de gran tamaño.
Varios factores influyeron en esta decisión. Por un lado, el HEC 630 promete un ahorro de tiempo calculado del 36 % con respecto a su proceso de mecanizado anterior. A modo de comparación, los competidores más cercanos solo ofrecían entre un 30 % y un 32 %. El centro de mecanizado Heckert obtuvo los mejores resultados en la evaluación técnica de la máquina y, además, las buenas experiencias anteriores hicieron que una nueva colaboración con el Grupo Starrag resultara muy atractiva.
Desde un punto de vista técnico, el HEC 630 destacó por su diseño general. Su configuración de ejes lo hace extremadamente estable: Los ejes X e Y en la herramienta, y el eje Z en la mesa de mecanizado. Esto se ve respaldado por los componentes principales, de diseño rígido y termosimétrico. Junto con los accionamientos de avance digitales de corriente alterna, las guías de perfil y los husillos de bolas (montados con la máxima precisión en todos los ejes lineales), estos elementos constituyen una base sólida para un mecanizado con fiabilidad de proceso.
Burghardt Krüger, ingeniero de procesos que lleva muchos años trabajando en el mecanizado de carcasas en GEA, participó en la decisión. Destaca una ventaja que otros fabricantes no pueden ofrecer: «El Grupo Starrag ofrece una caña incluso en sus centros de mecanizado HEC de tamaño medio, los modelos 630 y 800. En el caso de nuestros orificios profundos, esto supone una ventaja enorme. Porque nos permite utilizar herramientas cortas y compactas que ofrecen una gran precisión y fiabilidad en el proceso». La alternativa a una caña (de 125 mm de diámetro y 500 mm de longitud de extensión) es utilizar herramientas largas y pesadas. Son más caras y, además, tienden a vibrar y a deformarse, lo que aumenta la probabilidad de que se produzcan imprecisiones en el mecanizado.
Amplia zona de trabajo y cómoda recogida de virutas
Burghardt Krüger también mencionó la zona de trabajo, otro detalle importante: «Con la serie HEC, Starrag Group ha logrado aumentar considerablemente el rango de interferencia y las trayectorias de desplazamiento en comparación con los modelos anteriores. Esto significa que podemos optar por una máquina un tamaño más pequeña que antes, lo que resulta de gran ayuda cuando el espacio para la instalación es limitado».
Además, la zona de trabajo está diseñada de tal manera que las virutas caen libremente en el transportador de virutas situado en el centro. Esto evita que las virutas se acumulen en la zona de trabajo y pongan en peligro la fiabilidad del proceso. Krüger también valora positivamente el uso de placas fijas en lugar de cubiertas telescópicas, ya que esto proporciona una protección óptima a los elementos funcionales frente a las virutas y el refrigerante. Esto permite alcanzar mayores aceleraciones y desplazamientos rápidos, al tiempo que se reducen los costes de mantenimiento.
Tras el éxito de las pruebas comparativas del HEC 630, GEA se decantó por una segunda máquina de la misma gama: un HEC 800 Athletic, equipado específicamente para el mecanizado de carcasas de gran tamaño gracias a su eje Z ampliado y a su mesa de mecanizado con capacidad para soportar hasta 2,5 toneladas.
Un inicio más rápido de la producción en serie
El HEC 630 entró en servicio en febrero de 2015, y el HEC 800, en julio. El arranque se realizó sin problemas en ambas máquinas. La producción en serie pudo comenzar tan solo unos días después de la entrega, ya que los especialistas en centros de mecanizado horizontal de Chemnitz también prestaron asistencia técnica. Parte de este proceso consistió en preparar la secuencia de pasos de trabajo para diferentes carcasas, comprobar las herramientas utilizadas, iniciar el programa y, finalmente, obtener una pieza de calidad.
Ronny Kolbe trabaja de forma especialmente intensiva con los nuevos centros de mecanizado HEC. El especialista en planificación y control de la producción colabora con Burghardt Krüger para crear y optimizar los programas CNC que se ejecutan en ella. También menciona otra ventaja que ya ha demostrado su eficacia en la práctica: el cargador de herramientas con 240 posiciones, capaz de alojar automáticamente herramientas de hasta 340 mm de diámetro y hasta 800 mm de longitud: «Esta capacidad nos permite ser muy flexibles y nos evita tener que cambiar constantemente el utillaje, incluso para las series más pequeñas. Además, hemos conseguido reducir de tres a dos las operaciones de sujeción por carcasa». A pesar de su gran capacidad de almacenamiento de herramientas, el cargador de torre ocupa muy poco espacio en comparación con otras soluciones, lo que constituye un argumento de peso en espacios reducidos. Además, las herramientas se pueden cargar y descargar durante el tiempo de mecanizado.
El nuevo controlador Siemens 840 D sl ha tenido una buena acogida entre el personal de mecanizado. Aunque en las máquinas anteriores se había instalado un CNC 840 D de Siemens, la última generación permite trabajar de una forma mucho más cómoda, como explica Ronny Kolbe: «El panel de control se ha rediseñado. La gran pantalla y el software operativo integrado facilitan el trabajo y lo hacen más fácil de entender gracias a los numerosos pictogramas. Las opciones de simulación también han mejorado considerablemente. Los operadores pueden utilizar las rutinas de ayuda y mantenimiento para realizar un diagnóstico rápido de averías».
Ahorro de más del 40 %
Los resultados de las medidas de modernización son satisfactorios: En la práctica, los tiempos de procesamiento de las carcasas de la serie GEA Grasso M se han reducido en aproximadamente un 45 % en el HEC 630. El ahorro en los compresores de tornillo XL de la gama GEA Grasso LT, mecanizados en la HEC 800, es de una magnitud similar. Fueron precisamente estos éxitos prácticos los que convencieron a la dirección de sustituir otra máquina antes de lo previsto. En diciembre de 2016, el Heckert CWK 1000 dejó paso a otro HEC 800 en la fábrica de GEA en Berlín. La reducción de los tiempos de procesamiento no solo reduce los costes de fabricación. Aumentan su capacidad de producción hasta tal punto que el mecanizado de carcasas, que antes se realizaba externamente, ahora puede volver a realizarse en su propia fábrica.
Esta nueva inversión también prepara a la planta de GEA en Berlín para el futuro y la Industria 4.0. Por eso, el jefe de mantenimiento, Manuel Marks, está encantado de encargarse del mantenimiento de las tres nuevas máquinas: «Estas máquinas se pueden supervisar de forma remota con Starrag Connect. Esto significa que puedo consultar en cualquier momento y desde cualquier lugar los parámetros de funcionamiento actuales, como el programa de piezas, la velocidad del husillo, el bloque CN, la herramienta, etc. con una tableta y una conexión a Internet. Si GEA decide más adelante ampliar su capacidad de fabricación con nuevas máquinas del Grupo Starrag, estas podrán integrarse fácilmente en el sistema Starrag Connect. El mantenimiento preventivo se sustituye por el mantenimiento basado en el estado, ya que puedo supervisar constantemente el estado de la máquina mediante sensores de temperatura y vibración. El software detecta un aumento del desgaste o una lubricación deficiente, lo que me permite actuar en el momento justo». El software también notifica fallos y mensajes de error, además de ofrecer acceso directo a la documentación de la máquina cuando sea necesario.
Perfil de la empresa GEA
Tecnología de refrigeración y climatización en el Grupo GEA
GEA es un grupo tecnológico internacional especializado en tecnología de procesos y componentes para procesos de producción exigentes en diversos mercados finales. En 2016, el grupo contaba con unos 17000 empleados en todo el mundo y registró una facturación de unos 4500 millones de euros, de los cuales más del 70 % procedía del crecimiento a largo plazo en la industria alimentaria.
En el sector de la refrigeración industrial y la tecnología de climatización, GEA es la número 1 en Europa y la número 3 a nivel mundial. En muchos sentidos, GEA Refrigeration Germany GmbH, con sede en Berlín, es el centro de excelencia para este tipo de soluciones. Allí se fabrican principalmente los compresores de tornillo, que posteriormente se convierten en unidades listas para su uso en las plantas de GEA en Alemania, Estados Unidos y Asia, antes de ser finalmente instalados en las industrias alimentaria y química, en edificios de oficinas y almacenes, o en el sector del transporte marítimo.



