La energía inalámbrica revoluciona la manufactura moderna: Eficiencia, seguridad y crecimiento

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

Pero con nuevas formas de integración vienen 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 apogeo, las plantas de manufactura están recurriendo a la carga inalámbrica de largo alcance.

Demandas dinámicas

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

• Rastreadores de activos. Los centros de manufactura y distribución pueden ser grandes complejos extensos. Así que saber dónde está el inventario en todo momento puede ser un desafío. Los rastreadores de activos son dispositivos pequeños 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 cualquier momento.
• Escáneres portátiles. Estos dispositivos son usados por miembros del equipo para escanear artículos a medida que avanzan por el proceso de producción: recepción, ensamblaje, control de calidad, envío, etc. Los escáneres portátiles están diseñados para ser flexibles y pueden programarse para escanear para numerosos propósitos.
• Sensores IIoT. Los sistemas de manufactura modernos usan una variedad de sensores para realizar sus funciones principales. Por ejemplo, estos sensores pueden monitorear factores como presión o temperatura, la actividad de una carretilla elevadora o la velocidad de un brazo robótico. En algunos casos, estos sensores están integrados directamente en los dispositivos. Otras veces, los sensores pueden adjuntarse posteriormente para mayor flexibilidad.
• Estaciones de trabajo móviles. En muchos entornos de manufactura, los miembros del equipo pueden ser asignados a estaciones de trabajo flexibles y móviles. Cada estación de trabajo, a menudo incluyendo superficies de trabajo ajustables en altura, puede personalizarse para proporcionar las herramientas, integraciones y funciones necesarias para las tareas diarias.

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

Energía flexible

Hay una demanda universal en la planta de fábrica: energía. De hecho, no fue hasta el advenimiento de los motores de vapor que las fábricas mismas se convirtieron en un modo común de construcción. Aunque la fuente de energía ha cambiado, el mismo concepto se aplica.

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

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

• Costo. Muchos fabricantes pueden tener un número significativo de dispositivos, desde escáneres portátiles hasta rastreadores de activos. Si cada dispositivo requiere un nuevo juego de baterías de reemplazo, los costos asociados con esas baterías pueden volverse astronómicos.
• Tiempo de inactividad. Las baterías necesitarán ser reemplazadas o recargadas. Cuando esto sucede, el dispositivo en cuestión no puede estar en uso, creando un costo de oportunidad significativo.
• Carga limitada. Incluso la batería de mayor eficiencia solo puede proporcionar tanta energía tan rápido. Tener que depender de esta carga limitada puede restringir las capacidades de los dispositivos. Un fabricante puede no ser capaz de aprovechar al máximo el IoT en su planta de fábrica funcionando solo con energía de batería. Y los dispositivos diseñados para funcionar solo con baterías pueden no tener las capacidades requeridas por la manufactura moderna. Por ejemplo, un fabricante puede querer que un sensor reporte información cada quince minutos, pero la gestión de batería puede limitar la transmisión de datos a una vez cada 60 minutos. Eso puede impactar la eficiencia general de la línea de ensamblaje o la efectividad de cualquier enfoque basado en datos.

Algunos fabricantes han recurrido a fuentes de energía alternativas para aliviar estas preocupaciones energéticas. La opción más popular hasta ahora ha sido paneles solares, pero incluso tiene algunos inconvenientes importantes. Primero, los paneles solares solo pueden derivar tanta energía de la iluminación eléctrica. Segundo, el tamaño de los paneles suele estar limitado por el área de superficie en el dispositivo que pretenden alimentar (dispositivos que se vuelven más compactos todo el tiempo).

La energía inalámbrica presenta una solución

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

Así es como funciona la tecnología. Los transmisores maestros se instalan periódicamente por 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 inalámbrica.

Hay varias tecnologías candidatas para energía inalámbrica de largo alcance, pero una muy prometedora es el uso de luz infrarroja. Esta fuente de energía invisible puede entregar de forma segura y eficiente energía sustancial desde una distancia, y ofrece varias ventajas clave para los fabricantes:

• Largo alcance. La señal de carga puede transmitirse a través de una planta de fábrica o gran almacén.
• Seguridad. Debido a que la luz infrarroja es prevalente en la naturaleza y en dispositivos cotidianos como controles remotos de TV, su perfil de seguridad es excelente: se pueden enviar niveles significativos de energía manteniéndose bien dentro de los límites de seguridad para consumidores e industriales.
• Potencia. Debido a que la energía inalámbrica proporciona energía interminable, los fabricantes pueden usar dispositivos que tienen mayores demandas de energía, aumentar tasas de reporte, agregar inteligencia de sensores local y muchas otras características.
• Integración. Los dispositivos IIoT están diseñados para ayudar a la manufactura de varias formas, y son especialmente útiles para recopilar y utilizar datos. Pero eso puede ser difícil cuando las baterías o fuentes de alimentación con cable se interponen. La tecnología inalámbrica de largo alcance puede integrarse fácilmente en sistemas existentes, haciendo la instalación simple 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 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 baterías cuesta tiempo y dinero —no solo en términos de costo de oportunidad (un dispositivo que necesita cambio de batería no está contribuyendo al proceso de manufactura), 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 proximidad a una toma de carga o una señal inalámbrica débil, por ejemplo. Con la carga inalámbrica, los dispositivos pueden colocarse en cualquier lugar dentro de la línea de visión del transmisor de carga y aún recibir energía. Esto significa que los fabricantes pueden colocar dispositivos basados en sus necesidades de ensamblaje y procesos.
• Capacidades de sensores añadidas. Muchas capacidades de dispositivos están limitadas debido al consumo de energía. Al introducir carga inalámbrica de largo alcance, los fabricantes pueden invertir en sensores con más capacidades. A veces esto significa la capacidad de rastrear temperatura, presión o flujo con más frecuencia. En otras situaciones, puede significar simplemente mayor alcance o más integración. Ese tipo de rendimiento requiere energía, sin embargo, y la carga inalámbrica puede producir la energía necesaria para mejorar el rendimiento.

Con la carga inalámbrica de largo alcance en su lugar, los fabricantes pueden enfocarse en usar IIoT para innovar —y personalizar plantas de fábrica para un futuro basado en datos.

Yuval Boger es director de marketing en Wi-Charge.