Mecanizado CNC: Impulsando la Innovación en el Sector de Energía Verde

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

Además de la aeroespacial y automotriz, la producción de energía es uno de los mayores usos del mecanizado CNC. Sin embargo, la industria energética está en un punto de inflexión donde puede tener que hacer espacio para formas de energía más nuevas y verdes junto a las fuentes convencionales, o (más radicalmente) abandonar el petróleo y gas por renovables por completo. Después de todo, el sector renovable creció un 5% cada año de 2007 a 2017, con más iniciativas y respaldo global creciente también aumentando.

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

Energía Eólica

La producción de energía eólica requiere piezas duraderas y duraderas que puedan soportar un estrés enorme manteniendo la precisión. Los fabricantes deben producir palas precisas para manejar la presión del viento con desgaste mínimo. 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 gigantes cojinetes que ajustan el ángulo. Con el uso de CNC, los cojinetes gigantes en el mecanismo de ajuste de una turbina eólica pueden fabricarse con precisión típicamente reservada para piezas más pequeñas. Al ser piezas masivas cuya movilidad impacta severamente su rendimiento, necesitan (muy parecido a las palas de motores de avión) ser severamente precisas.

Generalmente, máquinas tornos multiusos se usan para engranajes, carcasas de cajas de cambios y rotores. Considerando el tamaño de la turbina eólica promedio, requiere máquinas grandes y pesadas, con alrededor del 90% de la fabricación de ruedas dentadas involucrando corte de metal. Estos días, esto está dominado por el fresado de engranajes, usando cortadores de hob o disco. De manera similar, las máquinas de taladrado CNC a menudo se usan para procesar agujeros en intercambiadores de calor de tubo y carcasa para una variedad de sistemas energéticos.

Con turbinas eólicas y molinos de viento, hay necesidad de máquinas CNC que procesen plásticos reforzados con fibra de carbono o materiales de fibra de vidrio. En términos de materiales, fibra de vidrio con núcleo hueco, aluminio y maderas ligeras también pueden usarse para las palas del rotor. El perfil de pala de la mayoría de las palas de rotor es bastante similar al de los aviones, por lo que estas máquinas requieren bastante precisión pesada.

Energía Solar

Además de los paneles solares en sí, hay varias piezas que necesitan fabricación precisa, como marcos, rieles traseros y rieles portadores. Las máquinas de fresado y taladrado son ideales para tales 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 taladrado, pero también requieren múltiples procesos no-CNC en conjunto con operadores trabajando simultáneamente.

Dado que las líneas de producción pueden ser masivas y ostentosas, empresas como Fanuc han estado ofreciendo brazos robóticos versátiles que pueden manejar formas con más flexibilidad y economía de espacio de trabajo. De manera similar, empresas como Beam cut ofrecen software especializado en fabricación de paneles solares que simplifican el proceso y solo requieren una persona para operar. Esta es una de las formas en que el CNC está liberando espacio y utilización de mano de obra.

Los fabricantes de paneles solares a menudo usan centros de torneado y cortadores de hilo para marcos y carcasas. Las máquinas de corte por plasma y láser de fibra a menudo se especializan en fabricación de paneles solares, con varios láseres a menudo usados para dividir los paneles mismos. De manera similar, empresas como Protolabs incorporan una mezcla de mecanizado CNC e impresión 3D para producir paneles solares. Esto indica que puede haber espacio para fabricación híbrida dentro de la industria de energía solar.

Energía Hidroeléctrica

Las turbinas y generadores hidroeléctricos no son solo máquinas masivas. También necesitan ser duraderos contra la presión y daño por agua y compuestos de metales que poseen estas mismas cualidades, a menudo utilizando piezas de acero al carbono y acero inoxidable. Empresas de todo el mundo usan tecnologías CNC para producir todo tipo de componentes, desde ejes y bujes simples hasta carcasas de turbinas hidráulicas, impulsores y cubiertas.

Involucra el torneado, mandrinado de línea y fresado habitual pero a menudo a escala masiva, dependiendo de las necesidades de la planta. Como referencia, Canyon Hydro en Norteamérica usa una fresadora CNC de 7 ejes capaz de fabricar turbinas hidroeléctricas Pelton y Francis de hasta 16 pies de diámetro mientras pesan 25 toneladas. La máquina CNC corrige imperfecciones menores (pero potencialmente impactantes) en la turbina. Esto entre muchas otras máquinas en su centro de fabricación. En una escala aún mayor, las instalaciones de Voith Hydro en York mecanizan piezas de trabajo que pueden superar los 42' (12.80 m) de diámetro y pesar más de 350 toneladas (317.5 t).

Además de turbinas, el fresado CNC y otras tecnologías de mecanizado se usan para desarrollar las compuertas de presas y estaciones hidroeléctricas. En ciertos casos, el crecimiento de varias máquinas CNC ha permitido la producción de tales piezas in situ, en lugar de ser traídas de una fábrica lejana.

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