Proyecto de reducción del consumo energético de un sistema de impulsión de taladrinas en la planta de motores Ford Valencia mediante la implantación de mejoras en sus grupos de bombeo

Abstract

[ES] La planta de motores de Ford Valencia está constituida por cinco líneas de trabajo, una de ensamblaje y cuatro de mecanizado de piezas: árboles de levas, culatas, bloques y cigüeñales a partir de las piezas en bruto. En el proceso de desbaste, pulido y acabado en algunas operaciones de mecanizado se genera un volumen significativo de viruta. Para la limpieza de esta, así como la lubricación y enfriamiento de la maquinaria es necesario el uso de taladrina. Esta constituye una mezcla de agua y diferentes aditivos, principalmente lubricantes que se emplean como refrigerantes y lubricantes en los procesos de mecanización de piezas.

La taladrina se limpia mediante un proceso de telas filtrantes y se bombea desde una estación subterránea por un circuito que discurre por el techo de la planta hasta llegar a los diferentes puntos de consumo donde se ejecutan las operaciones de mecanizado. Retornan al depósito de aspiración por gravedad mediante un canal veloz. La planta tiene en total 23 sistemas de bombeo. La potencia de cada uno varía entre 120 y 200 kW mientras que el consumo anual oscila entre 735 y 1200 MWh. Todo ello dependiendo del número de operaciones a las que se da servicio y las consignas de bombeo utilizadas.

En el pasado, el sodredimesionamiento de los grupos de bombeo era una estrategia común para hacer frente a futuras necesidades de producción. La falta de interés en eficiencia energética y la escasez de recursos para un correcto diseño también contribuían a esta ineficiente elección. No obstante, en los últimos años, la importancia de la eficiencia energética ha aumentado significativamente. La concienciación sobre el cambio climático, la necesidad de reducir emisiones y el aumento del precio de la electricidad han llevado a las empresas a prestar mucha atención en mejorar la eficiencia de sus procesos.

En la actualidad, para el bombero de la taladrina, en la planta de motores Ford se encuentran asociaciones de bombas en paralelo con una capacidad que triplica la necesaria. Y donde, además, se debe aportar pérdidas de carga a través de todo tipo de válvulas de regulación para asegurar un correcto funcionamiento del sistema.

De esta manera, el trabajo persigue el estudio, análisis y propuestas de mejora para la optimización de cuatro instalaciones de bombeo diferentes, aplicando la metodología Ford. El objetivo específico del proyecto consiste sustituir los grupos de bombeo existentes por otros que se adapten al máximo a la demanda de las líneas de producción, muy variable en función de las necesidades de producción, que reduzcan el consumo energético en la impulsión de taladrina a valores inferiores a los actuales. El trabajo también plantea la identificación y eliminación del circuito hidráulico de aquellos elementos que utilizan la disipación de energía como medio de regulación. Se trata de ser capaz de ajustar los parámetros de funcionamiento del sistema automáticamente minimizando el consumo de energía innecesario.

El trabajo se dividirá en dos partes; la primera abordará el marco teórico sobre el que se asentarán las bases de la optimización de los sistemas bombeo. Mientras que la segunda detallará la aplicación de dicho estudio a este proyecto real incluyendo un pliego de condiciones del proyecto, aprobación, instalación, prueba de consignas, puesta a punto, etc. Finalmente se abordará un estudio económico que obtenga el periodo de amortización de la inversión necesaria para reemplazar los grupos de bombeo por otros más eficientes y eliminar del circuito elementos de regulación superfluos.

[CAT] La planta de motors de Ford València està composta per cinc línies de treball, una d'assemblatge i quatre de mecanitzat de peces; Arbres de Lleva, Culates, Blocs i Cigonyals a partir de les peces en brut. En el procés d'esmerilatge, poliment i acabat en algunes operacions de mecanitzat es genera molta viruta. Per a la neteja d'això, així com la lubricació i refredament de la màquina és necessari el pas de taladrina. Aquesta constitueix una barreja d'aigua i diferents additius. La taladrina es neteja mitjançant un procés de teles filtrants i es bombeja des d'una estació per un circuit en el sostre de la planta fins a arribar a diverses operacions, retornen per diferència de gravetat mitjançant un canal ràpid o rebombeig. La planta té 23 sistemes de bombament. La potència de cadascun varia entre 120 i 200 kW, mentre que el consum anual oscil·la entre 735 i 1200 MWh, tot això depenent del nombre d'operacions a les quals alimenten i les consignes de bombeig. En el passat, el sobredimensionament dels grups de bombament era una estratègia comuna per a fer front a futures necessitats de producció. La falta d'interés en eficiència energètica i l'escassetat de recursos per a un correcte disseny també contribuïen a aquesta ineficient elecció. Afortunadament, en les últimes dècades, la importància de l'eficiència energètica ha augmentat significativament. La conscienciació sobre el canvi climàtic, la necessitat de reduir emissions i l'augment del preu de l'electricitat han portat a les empreses a prestar molta atenció a millorar l'eficiència dels seus processos. Actualment a la planta de motors Ford es troben associacions de bombes en paral·lel amb una capacitat que triplica la necessària. I on, a més, cal aportar pèrdues de càrrega a través de tot tipus de vàlvules per a assegurar un correcte funcionament. D'aquesta manera, el treball persegueix l'estudi, anàlisi i propostes d'optimització de quatre instal·lacions de bombament diferents segons la metodologia Ford. L'objectiu específic del projecte consisteix en adaptar al màxim el consum dels grups de bombament a la demanda de les línies de producció. Així com eliminar aquells elements que dissipen energia amb la finalitat de regular, i ser capaç de fer-ho de manera electrònica sense arribar a consumir aquesta energia. En el treball es dividirà en dues parts; la primera relativa a l'estudi teòric sobre l'optimització dels sistemes. Mentre que la segona detallarà l'aplicació d'aquest estudi en el projecte real, plec de condicions del projecte, aprovació, instal·lació, prova de consignes, posada a punt...

[EN] The Ford Valencia engine plant consists of five work lines, one for assembly and four for machining parts: camshafts, cylinder heads, blocks, and crankshafts from raw pieces. In the roughing, polishing, and finishing process of some machining operations, a large amount of chips is generated. For cleaning, as well as lubrication and cooling of the machine, the passage of coolant is necessary. This fluid is a mixture of water and different additives. Coolant is cleaned through a process of filtering fabrics and pumped from a station through a circuit to reach various operations. It returns via gravity difference through a fast channel or repumping. The plant has 23 pumping systems, with each one's power varying between 120 and 200 kW, and annual consumption ranging from 735 to 1200 MWh. All of this depends on the number of operations they supply and the pumping instructions. In the past, oversizing pumping groups was a common strategy to meet future production needs. Lack of interest in energy efficiency and scarcity of resources for proper design also contributed to this inefficient choice. Fortunately, in recent decades, the importance of energy efficiency has significantly increased. Awareness of climate change, the need to reduce emissions, and the rising cost of electricity have led companies to pay great attention to improving the efficiency of their processes. Currently, the Ford engine plant has parallel pump associations with a capacity three times greater than necessary. Additionally, pressure losses must be provided through various types of valves to ensure proper operation. Thus, the work aims to study, analyze, and propose optimization strategies for four different pumping installations according to the Ford methodology. The specific objective of the project is to adapt the pumping groups' consumption to the maximum demand of the production lines, as well as eliminate energy dissipating elements in order to regulate them electronically without consuming that energy. The work will be divided into two parts: the first part will focus on the theoretical study of system optimization, while the second part will detail the application of the study in the real project, including project specifications, approval, installation, testing of instructions, and fine-tuning.