Cómo la energía inalámbrica está transformando la fabricación

Las plantas de fabricación modernas se están volviendo inalámbricas a un ritmo sin precedentes. En una revolución que algunos llaman "Industria 4.0", las fábricas están implementando tecnologías industriales de Internet de las cosas (IIOT) que permiten métodos y estrategias en tiempo real basados ​​en datos. Y en la fábrica, la tecnología inalámbrica es más frecuente y rentable que nunca.

Pero con las nuevas formas de integración surgen nuevos desafíos. A medida que las tecnologías IIoT se vuelven cada vez más comunes, los fabricantes deben resolver un conjunto diferente de problemas. Estos nuevos dispositivos requieren energía y no siempre está claro cómo entregar esta energía de manera efectiva. Para abordar este desafío y llevar la revolución de la Industria 4.0 a su punto máximo, las plantas de fabricación están recurriendo a la carga inalámbrica de largo alcance.

Demandas dinámicas

A medida que los datos y el análisis se vuelven más esenciales para la fabricación, un número creciente de propietarios de fábricas están implementando dispositivos y tecnologías para maximizar la eficiencia, la velocidad y la calidad. Muchos confían en algunos de los siguientes:

• Rastreadores de activos. Los centros de fabricación y distribución pueden ser complejos grandes y en expansión. Por lo tanto, saber dónde está el inventario en todo momento puede ser un desafío. Los rastreadores de activos son pequeños dispositivos diseñados para resolver este problema y utilizan tecnología intuitiva y discreta. Con un rastreador de activos, un fabricante puede determinar instantáneamente dónde están los artículos rastreados en un momento dado.
• Escáneres de mano. Los miembros del equipo utilizan estos dispositivos para escanear artículos a medida que avanzan en el proceso de producción:recepción, ensamblaje, control de calidad, envío, etc. Los escáneres de mano están diseñados para ser flexibles y pueden programarse para escanear con diversos fines.
• Sensores IIoT. Los sistemas de fabricación modernos utilizan una variedad de sensores para realizar sus funciones principales. Por ejemplo, estos sensores pueden monitorear factores como la presión o la temperatura, la actividad de un montacargas o la velocidad de un brazo robótico. En algunos casos, estos sensores se integran directamente en los dispositivos. Otras veces, los sensores se pueden conectar más tarde para una mayor flexibilidad.
• Estaciones de trabajo móviles. En muchos entornos de fabricación, los miembros del equipo pueden asignarse a estaciones de trabajo flexibles y móviles. Cada estación de trabajo, que a menudo incluye superficies de trabajo de altura ajustable, se puede personalizar para proporcionar las herramientas, integraciones y funciones necesarias para las tareas diarias.

Mediante el uso de tecnologías inalámbricas IIoT, estos diferentes dispositivos pueden comunicarse sin problemas. "No se trata solo de los sensores y la conductividad de los datos", dice Steven Martin, director digital de energía de General Electric. "Se trata de comprender el valor y luego tomar decisiones sobre cómo optimizar ese hardware en función de la realidad económica".

Energía flexible

Hay una demanda universal en la fábrica:energía. De hecho, no fue hasta la llegada de las máquinas de vapor que las fábricas mismas se convirtieron en un modo de construcción común. Si bien la fuente de energía ha cambiado, se aplica el mismo concepto.

La gran mayoría de estos dispositivos de IoT son portátiles y flexibles. Los fabricantes pueden colocar los dispositivos donde los necesiten o mantenerlos en la mano, según la situación. Para mantener estos dispositivos encendidos, las fábricas utilizan baterías de alta eficiencia como solución o intentan enrutar cables y cables de alimentación.

Pero con el tiempo, incluso las baterías potentes tienen estos inconvenientes notables:

• Costo. Muchos fabricantes pueden tener una cantidad significativa de dispositivos, desde escáneres de mano hasta rastreadores de activos. Si cada dispositivo requiere un nuevo juego de baterías de repuesto, los costos asociados con esas baterías pueden volverse astronómicos.
• Tiempo de inactividad. Las baterías deberán ser reemplazadas o recargadas. Cuando esto sucede, el dispositivo en cuestión no puede estar en uso, lo que genera un costo de oportunidad significativo.
• Cargo limitado. Incluso la batería de mayor eficiencia solo puede proporcionar tanta energía con tanta rapidez. Tener que depender de esta carga limitada puede restringir las capacidades de los dispositivos. Es posible que un fabricante no pueda aprovechar al máximo el IoT en su fábrica que funciona solo con la energía de la batería. Y los dispositivos diseñados para funcionar únicamente con baterías pueden no tener las capacidades requeridas por la fabricación moderna. Por ejemplo, un fabricante puede querer que un sensor reporte información cada quince minutos, pero la administración de la batería puede limitar la transmisión de datos a una vez cada 60 minutos. Eso puede afectar la eficiencia general de la línea de ensamblaje o la efectividad de cualquier enfoque basado en datos.

Algunos fabricantes han optado por utilizar fuentes de energía alternativas para aliviar estos problemas energéticos. La opción más popular hasta ahora han sido los paneles solares, pero incluso tiene algunos inconvenientes importantes. Primero, los paneles solares solo pueden obtener cierta cantidad de energía de la iluminación eléctrica. En segundo lugar, el tamaño de los paneles suele estar limitado por el área de superficie del dispositivo que están destinados a alimentar (dispositivos que se vuelven más compactos todo el tiempo).

Wireless Power presenta una solución

Un número creciente de fabricantes está recurriendo a una tecnología innovadora para resolver este problema:energía inalámbrica de largo alcance. Al utilizar energía que se transmite desde la distancia, los sistemas modernos de carga inalámbrica de largo alcance pueden alimentar una amplia gama de dispositivos de manera segura y eficiente, sin interferir con las prioridades de producción, y liberar todo el potencial de la Industria 4.0.

Así es como funciona la tecnología. Los transmisores maestros se instalan periódicamente en toda la fábrica o lugar de trabajo. Cualquier dispositivo que necesite energía puede conectarse a esta red de carga a través de un simple receptor de energía inalámbrico.

Hay varias tecnologías candidatas para energía inalámbrica de largo alcance, pero una muy prometedora es la que utiliza luz infrarroja. Esta fuente de energía invisible puede entregar energía sustancial de manera segura y eficiente a distancia, y ofrece varias ventajas clave para los fabricantes:

• Largo alcance. La señal de carga se puede transmitir a través de una fábrica o un gran almacén.
• Seguridad. Debido a que la luz infrarroja prevalece en la naturaleza y en los dispositivos cotidianos como los controles remotos de televisores, su perfil de seguridad es excelente:se pueden enviar niveles significativos de energía mientras se mantienen dentro de los límites de seguridad industrial y del consumidor.
• Energía. Debido a que la energía inalámbrica proporciona energía sin fin, los fabricantes pueden usar dispositivos que tienen mayores demandas de energía, aumentar las tasas de informes, agregar inteligencia de sensores locales y muchas otras características.
• Integración. Los dispositivos IIoT están diseñados para ayudar a la fabricación de varias formas y son especialmente útiles para recopilar y utilizar datos. Pero eso puede ser difícil cuando las baterías o las fuentes de alimentación con cable se interponen. La tecnología inalámbrica de largo alcance se puede integrar fácilmente en los sistemas existentes, lo que simplifica la instalación para cualquier fabricante.
• Flexibilidad. A diferencia de cuando están conectados a cables estáticos, los sensores pueden moverse libremente dentro de la empresa, recibiendo energía prácticamente dondequiera que estén.

Los beneficios de la carga inalámbrica

Para los fabricantes que buscan mantener su proceso esbelto, ágil y rentable, la carga inalámbrica presenta varios beneficios poderosos, que incluyen:

• Ahorro de tiempo y dinero. Cambiar las baterías cuesta tiempo y dinero, no solo en términos de costo de oportunidad (un dispositivo que necesita un cambio de batería no contribuye al proceso de fabricación), sino también simplemente en términos de costos absolutos. La carga inalámbrica ayuda a reducir drásticamente ambos.
• Mayor flexibilidad. Los dispositivos que usan carga inalámbrica pueden ofrecer a los fabricantes un impulso significativo en agilidad y personalización. Los dispositivos no están restringidos por la proximidad a una toma de carga o una señal inalámbrica débil, por ejemplo. Con la carga inalámbrica, los dispositivos se pueden colocar en cualquier lugar dentro de la línea de visión del transmisor de carga y seguir recibiendo energía. Esto significa que los fabricantes pueden colocar dispositivos según sus necesidades y procesos de ensamblaje.
• Se agregaron capacidades de sensor. Muchas capacidades del dispositivo están limitadas debido al consumo de energía. Al introducir la carga inalámbrica de largo alcance, los fabricantes pueden invertir en sensores con más capacidades. A veces, esto significa la capacidad de realizar un seguimiento de la temperatura, la presión o el flujo con más frecuencia. En otras situaciones, puede significar simplemente un mayor alcance o una mayor integración. Sin embargo, ese tipo de rendimiento requiere energía y la carga inalámbrica puede producir la energía necesaria para mejorar el rendimiento.

Con la carga inalámbrica de largo alcance implementada, los fabricantes pueden concentrarse en usar IIoT para innovar y personalizar las plantas de producción para un futuro basado en datos.

Yuval Boger es director de marketing de Wi-Charge.