El papel del mecanizado CNC en la industria de la energía verde

El sector de la energía es el elemento vital de la sociedad moderna, alimentando todos nuestros dispositivos e industrias continuamente. En consecuencia, esta producción de energía constante y vigilante requiere todo tipo de equipos avanzados, desde válvulas hidráulicas para la industria del petróleo y el gas hasta células solares y piezas de turbinas eólicas. CNC ha sido crucial en la creación de estos dispositivos complejos.

Aparte de la industria aeroespacial y automotriz, la producción de energía es uno de los mayores usos del mecanizado CNC. Sin embargo, la industria de la energía se encuentra en un punto de inflexión en el que puede tener que dejar espacio para formas de energía más nuevas y ecológicas junto con las fuentes de energía convencionales, o (más radicalmente) abandonar el petróleo y el gas por las energías renovables por completo. Después de todo, el sector de las energías renovables creció un 5 % todos los años entre 2007 y 2017, con más iniciativas y un respaldo global cada vez mayor.

En general, las piezas CNC y el mecanizado avanzado aumentarán la calidad y la eficiencia de las herramientas y piezas de generación de energía. Este artículo analizará algunas de las principales formas en que CNC está desempeñando un papel crucial en este cambio.

Energía eólica

La producción de energía eólica requiere piezas resistentes y duraderas que puedan soportar una enorme tensión manteniendo la precisión. Los fabricantes tienen que producir palas precisas para manejar la presión del viento con el mínimo desgaste. El mecanizado de metal y fibra de carbono ha sido crucial no solo en la producción de las palas, sino también en piezas como los cojinetes gigantes que ajustan el ángulo. Con el uso de CNC, los rodamientos gigantes en el mecanismo de ajuste de una turbina eólica se pueden fabricar con una precisión que normalmente se reserva para piezas más pequeñas. Como se trata de piezas enormes cuya movilidad afecta gravemente a su rendimiento, (al igual que las palas de los motores de los aviones) deben ser muy precisas.

Generalmente, los tornos multipropósito se utilizan para engranajes, cajas de engranajes y rotores. Teniendo en cuenta el tamaño de una turbina eólica promedio, requiere máquinas grandes y resistentes, y alrededor del 90 % de la fabricación de ruedas dentadas implica corte de metal. En estos días, esto está dominado por el fresado de engranajes, utilizando una fresa madre o cortadores de disco. De manera similar, las máquinas de perforación CNC a menudo se usan para procesar orificios en intercambiadores de calor de carcasa de tubo para una variedad de sistemas de energía.

Con turbinas eólicas y molinos de viento, existe la necesidad de máquinas CNC que procesen plásticos reforzados con fibra de carbono o materiales de fibra de vidrio. En cuanto a los materiales, también se puede utilizar fibra de vidrio con núcleo hueco, aluminio y maderas ligeras para las palas del rotor. El perfil de las palas de la mayoría de las palas del rotor es bastante similar al de los aviones, por lo que estas máquinas requieren una gran precisión.

Energía solar

Además de los paneles solares en sí, hay varias piezas que necesitan una fabricación precisa, como marcos, rieles traseros y rieles de soporte. Las fresadoras y taladradoras son ideales para este tipo de proyectos y muchas empresas comercializan sus máquinas CNC específicamente para producir piezas de paneles solares. Incluso las grandes líneas de producción de paneles solares incorporan múltiples tipos de procesos CNC como corte y perforación, pero también requieren múltiples procesos no CNC junto con operadores que trabajan simultáneamente.

Dado que las líneas de producción pueden ser enormes y llamativas, empresas como Fanuc han estado ofreciendo brazos robóticos versátiles que pueden manejar formas con más flexibilidad y economía de espacio de trabajo. Del mismo modo, empresas como Beam cut ofrecen software que se especializa en la fabricación de paneles solares que simplifican el proceso y solo requieren una sola persona para operar. Esta es una de las formas en que CNC está liberando espacio y utilización de mano de obra.

Los fabricantes de paneles solares utilizan muy a menudo centros de torneado y cortadores de alambre para marcos y carcasas. Las máquinas de corte por láser de plasma y fibra a menudo se especializan en la fabricación de paneles solares, y a menudo se utilizan varios láseres para dividir los paneles. Del mismo modo, empresas como Protolabs incorporan una combinación de mecanizado CNC e impresión 3D para producir paneles solares. Esto indica que puede haber espacio para la fabricación híbrida dentro de la industria de la energía solar.

Energía hidráulica

Las turbinas y generadores hidroeléctricos no son solo máquinas masivas. También deben ser duraderos contra la presión y los daños causados ​​por el agua y estar compuestos de metales que posean estas mismas cualidades, a menudo utilizando piezas de carbono y acero inoxidable. Empresas de todo el mundo utilizan tecnologías CNC para producir todo tipo de componentes, desde simples ejes y casquillos hasta carcasas, impulsores y cubiertas de turbinas hidráulicas.

Implica el torneado, el mandrinado en línea y el fresado habituales, pero a menudo a gran escala, según las necesidades de la planta. Como referencia, Canyon Hydro en América del Norte utiliza una máquina fresadora CNC de 7 ejes capaz de fabricar turbinas hidroeléctricas Pelton y Francis de hasta 16 pies de diámetro con un peso de 25 toneladas. La máquina CNC corrige imperfecciones menores (pero potencialmente impactantes) en la turbina. Esta es una de muchas otras máquinas en su centro de fabricación. En una escala aún mayor, las instalaciones de York de Voith Hydro mecanizan piezas de trabajo que pueden tener más de 42 pies (12,80 m) de diámetro y un peso de más de 350 toneladas (317,5 t).

Aparte de las turbinas, el fresado CNC y otras tecnologías de mecanizado se utilizan para desarrollar las compuertas de presas y centrales hidroeléctricas. En ciertos casos, el crecimiento de varias máquinas CNC ha permitido que la producción de dichas piezas se realice en el sitio, en lugar de traerlas desde una fábrica lejana.

En general, el mundo de la energía verde se está beneficiando enormemente del mecanizado CNC y las tecnologías modernas. Solo hemos arañado la superficie de sus capacidades, pero ya hay muchas aplicaciones, ventajas y casos de uso.