Secado por vacío: todo depende de la bomba

Muchas líneas de producción en la planta de motores VW en Salzgitter cuentan con estaciones integradas para la limpieza de piezas. Todas las estaciones de limpieza tienen un sistema de secado por vacío. El vacío en la cámara de vacío se genera con una bomba de vacío de tornillo Elmo Rietschle: una solución rentable y de eficacia comprobada.

La aplicación en detalle

Imagen VW de análisis de caso Elmo Rietschle 1

La planta de motores en Salzgitter es la más importante. Los empleados montan hasta 7000 motores Otto y diésel para automóviles y vehículos utilitarios por día. La gama de motores abarca motores de tres a 16 cilindros en serie, diseño de motor en V y en W con un rango de potencia que comienza en 55 kW.

La producción mecánica de las plantas incluye el procesamiento de componentes principales del motor, como la tapa del cilindro, el cárter, el cigüeñal, el árbol de levas y los vástagos del pistón, así como la producción de piezas de montaje, módulos y componentes pequeños para los motores.


Los requisitos de rendimiento cada vez más exigentes para los motores de combustión modernos y los componentes asociados —lo que permite lograr objetivos medioambientales más elevados relativos a productos, y estrategias de fabricación y ahorro de energía de todo el grupo— requieren el desarrollo continuo de tecnologías de producción en el procesamiento mecánico. La limpieza de los componentes del motor tiene un rol sumamente importante.


Requisitos exigentes para la limpieza de los componentes

El Grupo VW ha definido estándares muy elevados relativos a la limpieza de los componentes, que son aplicables a cada componente, y el cumplimiento de estos estándares solo es posible con la tecnología y las técnicas de limpieza adecuadas.

La técnica de limpieza principal que se utiliza en la planta de Salzgitter se basa en medios líquidos. Aquí se utilizan más de 130 sistemas de limpieza basados en medios líquidos. Muchos de estos sistemas de limpieza se emplean en procesos de lavado, en los cuales se debe lograr el secado absoluto de los componentes luego de la limpieza en húmedo.

En el caso de los componentes que requieren un nivel mayor de procesamiento, como las tapas de cilindros y los cigüeñales, se puede cumplir con este requisito únicamente al utilizar secado por vacío (desde una perspectiva técnica y de proceso) debido a la compleja geometría externa con numerosos espacios huecos y orificios en el componente.

El diseño de las estaciones de secado por vacío está estandarizado, al igual que los sistemas de limpieza. Las bombas de vacío se usan para generar el vacío necesario en la cámara. Durante el proceso de secado por vacío, el componente, que tiene humedad residual en la superficie y también en los orificios y las roscas, queda expuesto a presión de vacío en una cámara cerrada y sellada.

Esta presión de vacío reduce la temperatura de ebullición del agua. Los restos de agua en el componente se vaporizan inclusive a temperaturas bajas. De este modo, los orificios y las superficies del componente quedan libres de agua (se secan). Con la vaporización del agua residual, se quita la energía térmica del componente, que también tiene el efecto secundario de enfriar el componente.


De paletas rotativas lubricadas con aceite a bomba de vacío de tornillo

Imagen 2 del caso de éxito de VW de Elmo Rietschle

Originalmente, las bombas de paleta rotativa se utilizaban para procesos de vacío en sistemas de lavado para generar vacío. En un sistema de limpieza de tapa de cilindro o cigüeñal, se deben usar dos bombas de vacío de paleta rotativa con una potencia aproximada de 7,5 kW cada una debido a la geometría y al tamaño de los componentes, y también a los ciclos cortos en cada sistema de lavado.

Peter Tomaschewski del Departamento de Mantenimiento de la planta de Salzgitter: “Se requería mucha inversión en tiempo y en costes, que nosotros queríamos reducir, en especial porque algunas de las piezas sujetas a desgaste, como el separador de aceite, deben desecharse en forma separada. Además, para llevar a cabo cada tarea de mantenimiento también era necesario detener el sistema por completo”.

Se centró la atención en las bombas de vacío de paleta rotativa, incluso con respecto a la vida útil más reducida y a los niveles inalcanzables de seguridad en los procesos. Por eso, en 2007 se analizó y se probó un sistema de bombas alternativo en la planta de Salzgitter, que resultó ser muy eficiente.


Rendimiento de S-VSI

Gracias al muy buen rendimiento del vacío de S-VSI, el tiempo requerido para secar las piezas que se limpian se reduce en un 25 %.

Comparación de costes de la bomba de vacío de tornillo de funcionamiento en seco y la bomba de vacío lubricada por aceite

Comparación de costes de la bomba de vacío de tornillo de funcionamiento en seco y la bomba de vacío lubricada por aceite


Menor tiempo de secado, menor requisito de energía

Tras una exhaustiva investigación de mercado y largas fases de prueba, con el soporte incondicional de Gardner Denver, se tomó la decisión de comprar la bomba de vacío de tornillo exenta de aceite S-VSI 300 de Elmo Rietschle/Gardner Denver.

Al ser una bomba de funcionamiento en seco, trabaja sin suministro de aceite y proporciona un vacío final máximo de 0,1 mbar (absoluto) con una capacidad de vacío de hasta 360 m3/h. Esto permite que se creen condiciones adecuadas para contar con tiempos de evacuación más cortos, algo que es absolutamente necesario para el secado en línea.

Se pueden lograr mejoras y ahorros significativos con la tecnología de bomba de vacío de tornillo. Se redujo la cantidad de bombas de vacío necesarias a una sola bomba por sistema, en lugar de utilizar dos como antes, ya que la bomba de vacío de tornillo es más eficaz y más segura. Esto también se tradujo en una reducción del consumo energético de potencia de motor de aproximadamente 7,5 kW para cada sistema de lavado.

Incluso la vida útil total de las bombas es muy satisfactoria. La inversión inicial más alta se amortiza con un menor tiempo de inactividad del sistema y una reducción muy notable de los requisitos de mantenimiento. Las bombas de vacío de tornillo tienen un intervalo de mantenimiento de 7500 horas de funcionamiento, lo que representa el triple con respecto a las bombas de paleta rotativa convencionales.

 

Peter Tomaschewski también menciona otro beneficio de la nueva bomba estándar: “El funcionamiento de la bomba libre de aceite es mucho más positivo desde una perspectiva medioambiental porque no debemos desechar grandes cantidades de aceite usado y separadores de aceite. Incluso hasta la calidad del aire de la planta ha mejorado significativamente con las bombas exentas de aceite porque no hay vapores de aceite, que a menudo estaban presentes con las bombas de paleta rotativa”.


Iniciativa conjunta de mejora: bomba con refrigeración por recirculación

bomba S-VSI 300 con refrigeración por recirculación integrada


La colaboración fue tan exitosa que Elmo Rietschle también desarrolló una variante de S-VSI 300 personalizada para el cliente de acuerdo con lo solicitado por Volkswagen. Sven Finger, de Planificación de Tecnología de Limpieza en la división de planificación de motores VW en Salzgitter, explica lo siguiente: “Siempre estamos buscando oportunidades para mejorar. Normalmente las bombas requieren una conexión de refrigerante. Sin embargo, es muy difícil de implementar en algunos casos. Ahí utilizamos bombas con refrigeración circulante”.

Para esta variante, Elmo Rietschle instaló un enfriador de aire/agua de modo que la bomba se pueda emplear como una solución lista para usar, sin necesidad de suministro de refrigerante externo.

 

Dado que Volkswagen respeta el principio de "mejores prácticas" en todas sus plantas, las bombas “Twister” de Elmo Rietschle se instalaron en otros lugares, no solo en el sistema de limpieza de piezas en Salzgitter. Las bombas de vacío de tornillo también se utilizan en las plantas de VW en China, México y Polonia.


Generalidades del valor agregado

  • Bombas de vacío de funcionamiento en seco sin suministro de aceite con nivel adecuado de capacidad de vacío y vacío final para lograr tiempos de evacuación más cortos para el secado en línea
  • Solo 1 bomba de vacío de tornillo en lugar de 2 bombas por sistema, lo que reduce los requisitos de electricidad y los costes de mantenimiento
  • Intervalos de mantenimiento más prolongados, menor cantidad de fallas demostrables y mayor vida útil de las bombas nuevas
  • Modificación personalizada para los clientes al instalar refrigeración por recirculación con Elmo Rietschle como una solución lista para usar, sin necesidad de suministro de refrigerante externo
  • Los modelos con refrigeración integrada ya son estándar en toda la empresa de acuerdo con el principio de "mejores prácticas"; también se usan en otras plantas

Acerca de Elmo Rietschle

Elmo Rietschle forma parte de Gardner Denver, Inc., una compañía líder mundial en la fabricación de productos de ingeniería avanzada. Gardner Denver tiene su sede en Milwaukee, Wisconsin, EE. UU., y cuenta con instalaciones en más de 30 países.

Para obtener más información sobre Gardner Denver, Inc., por favor visite www.gardnerdenver.com.

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