De Hollywood al Golfo: CINC Industries de Kevin Costner moldea la respuesta a desastres

No muchas compañías manufactureras pueden decir que uno de los fundadores es una estrella de cine conocida. CINC Industries de Carson City, Nevada, puede. Kevin Costner, de la fama de Hollywood, ayudó a iniciar esta compañía en 1983. Sin embargo, la compañía preferiría hablar sobre el papel vital que sus productos juegan en respuestas a situaciones críticas como desastres ambientales. El reciente derrame de petróleo en el Golfo de México es un ejemplo principal. Es una historia que ilustra la parte clave que la capacidad de mecanizado de la compañía juega en la fabricación de algunas de las centrífugas más eficientes y poderosas jamás construidas.

Máquinas herramienta y rotores de precisión

Las máquinas herramienta involucradas son principalmente tornos grandes y tornos-fresadora de Doosan Infracore (West Caldwell, New Jersey). Además de otras piezas de trabajo de tolerancia ajustada, se usan para producir los rotores que representan el corazón de una centrífuga. El mecanizado de precisión asegura que los rotores en los modelos más grandes de la compañía puedan girar tan rápido como 2.500 rpm con hasta 55 galones de líquido dentro de la cámara de separación. Porque el mecanizado preciso resulta en componentes que pueden balancearse dentro de unos pocos gramos para rotación virtualmente libre de vibración, las centrífugas operan eficientemente y confiablemente incluso si el fluido dentro cambia composición ampliamente. Esta versatilidad las hace ideales para aplicaciones de limpieza ambiental como separar petróleo crudo de agua de mar. La importancia de esta capacidad fue probada en el Golfo de México, donde la proporción de petróleo y agua variaba grandemente dependiendo de condiciones en la superficie del agua de mar. Sin embargo, las centrífugas de la compañía también se usan en muchas otras industrias que requieren equipo de separación de líquidos efectivo y económico.

Las máquinas herramienta en CINC Industries tienen que ser precisas y eficientes para producir componentes en una gama de tamaños y variedad de materiales de pieza. Por ejemplo, la compañía requiere sus tornos para realizar tanto desbaste como torneado fino. Según Bret Sheldon, el actual propietario y presidente, los tornos que soportan operaciones de fresado son particularmente valiosos. Combinar torneado y fresado elimina configuraciones y mejora la precisión de la pieza —preocupaciones importantes cuando piezas de trabajo grandes y pesadas están involucradas. Combinar y agilizar procesos también ayuda a la compañía a balancear la producción de sus centrífugas con trabajos de mecanizado por contrato, otra parte de su negocio.

Tecnología en el centro de atención

Actor, productor y defensor de tecnología Kevin Costner es de hecho uno de los fundadores de CINC Industries. Él y su hermano Dan formaron la compañía hace 27 años para manufacturar un nuevo tipo de centrífuga basado en tecnología desarrollada por el Departamento de Energía de EE. UU. para sus programas nucleares. En ese momento, otro desastre de derrame de petróleo estaba en las noticias —el naufragio del tanque Exxon Valdez en Prince Williams Sound, Alaska, uno de los lugares de pesca favoritos de los Costner. Remover petróleo de las aguas una vez prístinas del Sound se volvió una preocupación urgente para ellos. Estaban ansiosos por aplicar este nuevo método de separar mecánicamente petróleo de agua de mar para ayudar a salvar el Sound. Dan era el ingeniero y gerente de taller práctico en la nueva compañía, mientras que Kevin (quien tiene un título en finanzas) era el respaldo financiero y promotor de negocios. Originalmente, la compañía estaba ubicada en California. El éxito de las centrífugas en Alaska estableció a la compañía como un negocio viable, y su diseño innovador fue subsecuentemente adaptado para uso por compañías farmacéuticas, refinerías de biodiésel, laboratorios relacionados con energía y otras industrias. No obstante, los Costner nunca perdieron interés en la tecnología como potencial beneficio en desastres como un derrame de petróleo. En 1995, la compañía se reubicó a Carson City, Nevada. Alrededor de este tiempo, el Sr. Sheldon se unió a la firma como gerente de operaciones de manufactura. Su trasfondo era en manufactura e incluía una temporada con Thiokol cuando esa firma estaba construyendo componentes para el programa del transbordador espacial. Eventualmente compró CINC Industries en 1997, pero los Costner permanecieron involucrados como asesores tecnológicos y partidarios. Esta involucración llevó a Kevin Costner a llevar su caso por el potencial de esta tecnología de separación centrífuga al Congreso de EE. UU. en mayo 2010 mientras el derrame de petróleo en el Golfo de México se desarrollaba con consecuencias catastróficas. Su testimonio atrajo mucha atención, llevando finalmente a un aumento en pedidos para la centrífuga más grande de CINC Industries. Estas fueron desplegadas exitosamente en el esfuerzo de limpieza del Golfo. Afortunadamente, el pozo con fuga fue tapado en agosto 2010, limitando así el daño ambiental causado por este accidente. Sin embargo, la preocupación aumentada sobre prevención y respuesta a derrames de petróleo en operaciones de perforación offshore alrededor del mundo ha resultado en nuevos pedidos para equipamiento de CINC Industries. De hecho, la compañía ha ordenado máquinas herramienta adicionales para aumentar su capacidad de mecanizado.

Preparando el escenario

CINC Industries opera en una instalación de 61.000 pies cuadrados en un parque empresarial en las afueras de Carson City, que está en la esquina noroeste de Nevada. Emplea cerca de 30 personas en sus instalaciones de manufactura. Producir centrífugas, la línea de productos insignia de la compañía, involucra una combinación de experiencia en fabricación (especialmente soldadura) y capacidad de mecanizado de precisión. Esta combinación se ejemplifica mejor en la producción de rotores, la parte de la centrífuga que rota a alta velocidad. Esta rotación gira el líquido contenido dentro de la cámara de separación. La fuerza centrífuga resultante causa que el petróleo más ligero por volumen retroceda a la porción interior de la cámara donde puede ser sifonado, dejando solo agua limpia atrás. El diseño inusual del rotor y cámara en las centrífugas de CINC Industries les permite remover más del 99 por ciento del petróleo de agua contaminada entrante. El agua que sale de las centrífugas es lo suficientemente limpia para retornar directamente al océano, mientras que el petróleo puede ser colectado para refinamiento eventual.

La mayoría de los rotores se manufacturan a partir de una variedad de fundiciones que se sueldan juntas, luego se mecanizan. Un rotor típico requiere cerca de 15 operaciones separadas de soldadura y mecanizado. El torneado es la operación de mecanizado más importante porque es ideal para crear geometría que debe ser uniformemente simétrica alrededor de una línea central. Qué tan bien estas piezas pueden tornearse en las máquinas herramienta de CINC determina directamente qué tan bien rinden en la centrífuga.

El papel principal del torneado

CINC Industries confía en dos centros de torneado CNC para su capacidad de torneado de rotores grandes: un Doosan Puma 400 LMB y un Puma 700. Los rotores para el modelo de centrífuga más grande se producen en el Puma 400 LMB. Esta máquina de 50 hp puede torneado piezas tan grandes como 22 pulgadas de diámetro y 80 pulgadas entre centros. Según el Sr. Sheldon, la capacidad de fresado de la máquina le permite combinar operaciones en una configuración. Por ejemplo, la carrera larga del eje C es especialmente útil para alcanzar características que de otro modo requerirían configuración compleja en una fresadora. Más importante, eliminar configuraciones adicionales resulta en un rotor terminado más precisamente. La precisión es crítica porque afecta el balance del rotor, que determina su capacidad para rotar a alta velocidad con baja vibración. La alta velocidad rotacional es necesaria para separar grandes volúmenes de líquidos mezclados eficientemente. Al mismo tiempo, la baja vibración previene que los rodamientos en la centrífuga se desgasten excesivamente y aumenten costos de operación y mantenimiento. Muchos de estos rotores son grandes y pesados. Para poner esto en perspectiva, el Sr. Sheldon nota que el rotor de acero inoxidable para el modelo V-20, que puede manejar 200 galones por minuto, presenta un rotor de aproximadamente 800 libras midiendo 20 pulgadas de diámetro. El líquido contenido dentro de la cámara de separación podría pesar hasta 400 libras. Al balancear el rotor dentro de 3 gramos o menos, la centrífuga puede operar virtualmente libre de vibración a 2.500 rpm. Aunque el Puma 400 LMB permite al taller consolidar un número de operaciones de torneado y fresado, los rotores de acero inoxidable deben removerse para tratamiento térmico antes de ser devueltos a esta máquina para torneado de acabado. "Esta máquina tiene el par y rigidez para manejar las operaciones de desbaste así como la precisión para torneado de acabado", dice el Sr. Sheldon. Además de rotores de acero inoxidable, CINC también produce modelos Hastelloy para aplicaciones de industria farmacéutica. Aunque estos rotores no son los más grandes que la compañía produce, el material de pieza duro requiere una máquina con mayor caballo de fuerza y par. Aquí es donde el modelo Puma 700 encaja bien. Esta máquina tiene un motor de husillo de 60 hp y puede acomodar piezas de trabajo tan largas como 65 pulgadas con diámetros llegando a 35,5 pulgadas. Esta máquina es capaz de los cortes pesados requeridos para mecanizar Hastelloy, que tiende a endurecerse por trabajo cuando se somete a cortes ligeros. Según el Sr. Sheldon, las máquinas Doosan han probado ser caballos de batalla confiables que mantienen tolerancias ajustadas. Atribuye esto al tamaño y peso de sus camas de hierro fundido Meehanite. Las camas presentan construcción de tubo de torsión, lo que significa que están construidas alrededor de un cilindro de hierro fundido. La forma cilíndrica es naturalmente resistente a la flexión, mejorando así la rigidez general de la máquina. La construcción de guías de caja de los ejes también mantiene la máquina rígida, especialmente bajo la carga de corte a plena potencia. Estas características permiten al taller mantener precisión a pesar del gran tamaño de las piezas. "Rutinariamente producimos superficies de rodamiento de rotor en estas máquinas a ±0,0002 o 0,0003 pulgadas, dependiendo del tamaño del rotor", dice el Sr. Sheldon.

No un acto único

La máquina más nueva del taller es un Doosan Puma VT1100, un torno vertical. Esta máquina acomoda piezas de trabajo llegando a 45 pulgadas de diámetro y 40 pulgadas de alto. Cuenta con un motor de husillo clasificado en 60 hp (continuo) y 75 hp (ciclo pesado 30 minutos). Además de dar al taller otro recurso para torneado de piezas grandes, también soportará producción de un modelo de centrífuga V-40 que CINC Industries está desarrollando. Este modelo procesará volúmenes aún mayores de líquido y proporcionará tasas de separación aún más altas que el modelo actual más grande. Rotores para el V-40 medirán 40 pulgadas de diámetro. Porque CINC Industries hace mecanizado por contrato además de producir su línea de centrífugas, tener una gama de centros de torneado grandes y tornos-fresadora permite a la compañía atraer trabajos de clientes en industrias de energía nuclear, turbinas eólicas y otras, dice el Sr. Sheldon. Esta estrategia de diversificación ha servido bien a la compañía durante la recesión reciente. Sin embargo, la compañía intenta mantener su enfoque en su línea de centrífugas. Aunque el derrame de petróleo del Golfo ya no está en los titulares, los esfuerzos de limpieza aún están en marcha. Además, compañías moviéndose hacia manufactura sostenible y tecnología verde están cada vez más interesadas en operaciones de descarga cero. Esta tendencia, cree el Sr. Sheldon, creará nuevas aplicaciones para separación de alta eficiencia de líquidos para reciclaje.