La eficiencia marca el paso

El Centro de Competencia para herramientas de metal duro del Grupo Mapal ha ampliado su capacidad de producción en las instalaciones de Altenstadt (Alemania) con una nueva nave. Una vez finalizada la ampliación, se prevé que allí se fabriquen herramientas especiales durante las 24 h del día en más de 100 rectificadoras. Para la limpieza del aceite de rectificado, se ha optado por una única y gran instalación centralizada de KNOLL Maschinenbau – representada en España por FILTER 2000 -, que es capaz de suministrar unos 12.000 l/min de aceite de rectificado, con una calidad especialmente pura, refrigerado de manera uniforme y con un coste inferior al de otros sistemas comparables.

Innovador, eficiente y en pleno crecimiento: así es el Centro de Competencia para herramientas de metal duro del Grupo Mapal. En vista del fuerte crecimiento de los años 2015 a 2019, los responsables decidieron ampliar el centro de Altenstadt con una segunda nave de producción.
Cuando Frank Rieber se incorporó a la dirección del Centro de Competencia a comienzos de 2019, la planificación de la nave 2 ya estaba definida y la construcción, en marcha. Sin embargo, el nuevo Director General responsable de producción quiso volver a revisar los planes para adoptar medidas correctivas en caso necesario. Además, Frank Rieber quería aportar la experiencia adquirida durante sus más de 13 años de trabajo en el Grupo Mapal, más recientemente como director de Tecnología del Centro de Competencia de Escariadores Múltiples de Mapal en Winterlingen (Alemania).
En primer lugar, Frank Rieber quiso evaluar la eficacia del concepto de la nave 2. Tras realizar pequeñas correcciones estructurales, se decidió que el nuevo edificio se destinaría a la producción de herramientas especiales específicas para clientes y al servicio de reafilado, mientras que las herramientas estándar y los productos semiacabados se fabricarían en la nave 1 existente. Después, el Director de Producción se centró en la tecnología de lubricantes refrigerantes prevista. Desde un primer momento, tenía claro que debía ser un sistema centralizado el que abasteciera a las rectificadoras. La razón es que, de ese modo, no hay componentes del sistema en el interior de la nave, y la mezcla de virutas y aceite se transporta a través de líneas por gravedad bajo el suelo, por lo que se dispone de más espacio para las máquinas, no se consume energía para las bombas y el aire del lubricante refrigerante se escapa más rápidamente. La instalación de producción se mantiene más limpia, y el nivel de ruido y la entrada de calor en la nave se reducen. Además, se puede controlar mejor la calidad y la temperatura del aceite de rectificado en todas las máquinas.
“Para lograr nuestras altas calidades de rectificado es muy importante que dispongamos de un aceite limpio y bien refrigerado”, explica Frank Rieber: “De lo contrario, tendríamos problemas en el proceso, se reduciría el rendimiento del rectificado y aparecerían grietas en el mismo; además, no se podrían garantizar unas tolerancias tan pequeñas de forma segura para el proceso”. El requisito era: una filtración segura para el proceso con un grado de filtración de 3 a 5 µm y un control de temperatura uniforme con una fluctuación máxima de ± 0,2 ºC. Además, la regeneración del medio filtrante y la separación de las partículas de metal duro debían funcionar automáticamente.

Comprobación de los costes de los conceptos de filtrado
Estos requisitos pueden cumplirse básicamente mediante varios conceptos de filtrado. Pero Frank Rieber quería ir más allá: “Otros criterios decisivos son la eficiencia energética y los costes indirectos globales. Por eso me pareció tan importante comparar el principio de filtración con bujías con arandelas de papel que había considerado inicialmente con otros métodos de filtrado relevantes”.
Frank Rieber tenía en mente una planta central de filtración y tratamiento de KNOLL Maschinenbau de Bad Saulgau (Alemania). Ya había tenido experiencias positivas con dos centrales de este tipo basadas en la tecnología de filtros MicroPur® durante su trabajo anterior. Los filtros MicroPur® de KNOLL, especializados en la limpieza ultrafina de los aceites de rectificado, presentan un diseño modular y no requieren ningún consumible de filtración. En su lugar, contienen cartuchos filtrantes lavables por contracorriente, con los que consiguen un grado de filtrado nominal de 1 a 3 µm.

Los costes indirectos marcan la diferencia
La propuesta de KNOLL fue implantar una instalación central de filtración para dar servicio como máximo a 120 máquinas en dos fases. En una primera fase, el sistema iría equipado con la mitad de la capacidad de filtrado, es decir, una capacidad máxima de filtrado de 6.000 l/min. En la segunda fase, se instalarían más elementos MicroPur ® y bombas, con lo que se dispondría de una capacidad de 12.000 l/min. El diseño de la instalación está pensado para el futuro. Esto permite instalar en la misma sala otro sistema del mismo tamaño en forma de espejo.
La alternativa proyectada originalmente consistía en dos instalaciones centrales más pequeñas basadas en el principio de filtración con bujías con arandelas de papel para una capacidad global similar. La comparación de los conceptos fue muy minuciosa. Además de los costes de inversión, los responsables también tuvieron en cuenta los costes indirectos. “El resultado fue concluyente”, explica Frank Rieber: “En cuanto a costes de inversión, ambas ofertas son similares. La diferencia está en los costes indirectos, que hemos contabilizado en las categorías de consumo de electricidad, aire comprimido, capacidad de refrigeración, material de filtración y eliminación, y costes de personal. A cinco años vista, con el sistema KNOLL ahorramos alrededor de un 25% en relación con el volumen de inversión. Esto reduce significativamente el periodo de retorno de la inversión. Y eso es algo que no se puede ignorar”.
Esa fue también la opinión de la dirección del Grupo Mapal. Por lo tanto, se dio luz verde a la implantación, que comenzó a finales de 2019. En el sótano de la nave 2, se habilitó una gran sala para colocar la instalación, a la que solo se podía acceder a través de un montacargas. Por tanto, las distintas piezas tuvieron que montarse completamente in situ. Hubo algunos problemas de poca importancia, pero KNOLL colaboró enormemente para resolverlos con rapidez y eficacia.

Las ventajas de la instalación de KNOLL son evidentes
Para avalar la veracidad de los cálculos realizados antes de la compra con valores reales, el Director General ha ordenado hacer cálculos regularmente desde el inicio de las operaciones con la instalación en abril de 2020. Su conclusión es que “los valores reales tras un año de funcionamiento también demuestran que la instalación central que hemos adquirido es muy eficiente desde el punto de vista energético y nos permite ahorrar costes”.
Las razones de la alta eficacia se deben principalmente al concepto del filtro MicroPur®, cuyos cartuchos filtrantes pueden lavarse a contracorriente por separado con líquido limpio en muy poco tiempo (< 4 s) sin interrumpir el proceso de filtración. La bomba de lavado del sistema aumenta la eficacia de la limpieza. Dado que el proceso de lavado a contracorriente no requiere aire comprimido, el consumo de energía es significativamente menor que el de los filtros de arandelas de papel con regeneración por aire.
Otro factor de ahorro son las bombas de proceso o de filtrado instaladas; en la fase 1 solo se requieren cinco en la instalación de KNOLL. Cumplen con la clase de eficiencia IE3 e incorporan variadores de frecuencia, por lo que se garantiza un suministro a las máquinas en función de la demanda. En comparación, la solución alternativa de filtración de lubricante refrigerante habría requerido unas 33 bombas. Por consiguiente, se consumiría más energía y aumentarían las necesidades de mantenimiento, además de aumentar la entrada de calor en el aceite, que tiene que volver a enfriarse.