• Tecnología

Sensores inteligentes que transforman el calor residual en electricidad

Se trata de una iniciativa que consiste en la sensorización industrial avanzada para la predicción de averías y desviaciones de procesos industriales en el ámbito energético, a través de la medición de temperatura y vibración, sin uso de baterías, y comunicando con redes wireless de muy largo alcance.

Desde Sacyr, a través de su filial Valoriza Medioambiente y en colaboración con la startup Alternative Energy Innovations (AEInnova), estamos desarrollando el proyecto “Battery Less Sensor”. 


El objetivo del mismo es el desarrollo de un estudio de viabilidad para determinar la idoneidad del uso de sensores inalámbricos con comunicaciones de largo alcance alimentados con el calor residual que producen las propias máquinas. 

“El proyecto, que cuenta con el apoyo del Cluster de l’Energía Eficient de Catalunya, representa una importante mejora de nuestros procesos industriales. “Battery Less Sensor” pretende convertirse en una referencia en la industria 4.0 ya que se presenta como una alternativa a las soluciones actuales (cableadas o con baterías), minimizando los costes económicos y eliminando el impacto ambiental, en línea con nuestro compromiso con el medio ambiente”, explica Marta Calderón, gerente de proyectos de innovación de Sacyr. 

De momento se han instalado sensores en la línea de granulación de la planta de Chiloeches (Guadalajara) y en los reactores de la planta de CIRTEC.

 

 

Mejora en procesos en Chiloeches y CIRTEC


 
Chiloeches es la planta del grupo Valoriza Medioambiente encargada de la gestión y tratamiento de los neumáticos al final de su vida útil (NFVU), desde que se reciben en la planta hasta su expedición totalmente reciclados, transformados en diferentes productos de caucho, reutilizando el 100% de los componentes del neumático. CIRTEC nace de la unión de Valoriza Medioambiente (50%) y Composan (50%), siendo una planta de aditivos para mezclas asfálticas.


El sensor transforma el calor residual de la máquina y mediante un protocolo Wireless manda datos a una plataforma que muestra en tiempo real cómo va la temperatura y vibración de esa máquina. Esa energía que no se utiliza la reaprovechamos para que siga funcionando el sensor, es decir, es auto recargable sin necesidad de una batería o cableado. Con estos datos hacemos mantenimiento preventivo de la maquinaria, a través de alertas, para continuar con el flujo de producción de manera más estable. 


Ramón Mariscal, responsable de producción de CIRTEC, nos explica que tienen dos sensores de temperatura y dos de vibraciones en dos reactores. “En el reactor en calor, mezclamos el caucho con betún y otros componentes, por lo que nos interesa mucho controlar la temperatura y las vibraciones para favorecer el mezclado de los componentes. Nos interesaba controlar las revoluciones para ver si las variaciones en las mismas nos ayudan en el mantenimiento preventivo.  El sensor de temperatura, un PT-100, está conectado, directamente, al Nodo de comunicación o emisor  (IoT LoRa ) que es el que recibe, trata y envía inalámbricamente los datos procedentes del sensor y éste, a su vez, está conectado al generador termoeléctrico, que es el que produce la electricidad necesaria transformando el calor residual. La unidad Gateway LoRa, una especie de Router, recibe los datos del Nodo y los  envía al servidor mediante Ethernet. ”, explica Mariscal.

Para CIRTEC controlar la temperatura es importante para la correcta ejecución del proceso. “El caucho se calienta hasta unos 160 grados, y ahí inyectamos el betún y dejamos un tiempo para que se produzca una predigestión entre betún y caucho, alcanzado ese tiempo,  introducimos un filler que paraliza el proceso de  predigestión y bajamos el material a un reactor para su enfriado. Con estos sensores de temperatura, queremos controlar   la temperatura adecuada para el proceso y una vez alcanzada inyectar el betún ”, explica Mariscal.

Por otro lado, CIRTEC ha colocado otro sensor de vibraciones. “El betún es pegajoso, al hacer un proceso tras otro, a las paredes del reactor se les va adhiriendo parte del producto y cada vez la capa es mayor, por lo que aumenta el rozamiento entre las palas que mueven el material en el interior del reactor y las paredes de este, cuanto mayor rozamiento, mayor vibración. Con los sensores de vibraciones queremos controlar cuando se produzca un aumento de estas y por tanto un mayor rozamiento, lo cual nos estará indicando que tenemos que parar y hacer proceso de mantenimiento y limpieza . También estamos estudiando si alguna anomalía exagerada en las vibraciones, nos indica alguna avería en los equipos ”, subraya Mariscal.

 

 

Ventajas de los sensores


Entre las ventajas de estos sensores, es que eliminan el consumo energético, ya que autoconsumen energía. “Nosotros no teníamos ningún indicador de mantenimiento preventivo, nos basábamos en la experiencia que vamos acumulando, nuestro proyecto solo lleva 2 años funcionando y aún estamos estudiando todos los procesos de fabricación.”, ratifica Mariscal.

La energía que consume es por calor, con la diferencia de temperatura entre la temperatura ambiente y la de la superficie donde colocamos el generador, la pared exterior del reactor. Esta energía se transforma en electricidad y alimenta el sistema, evitando tanto el cableado de alimentación como el de transmisión de datos, pues el Nodo lo transmite inalámbricamente.  Por ello, es necesario hacer una valoración del funcionamiento de los sensores tanto en invierno como en verano.

Luis Muñoz, Jefe de Servicio de Chiloeches, destaca que puedes incorporar estos sensores en equipos separados de instalaciones eléctricas. Este hecho también favorece la seguridad laboral al evitar accidentes en sitios de difícil acceso.
“Antes utilizabamos equipos autónomos que teníamos que contratar cada tres meses con energía de la red eléctrica. En Chiloeches está instalado en un molino donde se cortan los neumáticos. Antes de producirse una avería los equipos suelen aportar valores de vibración y temperatura anormales, esto nos permite anteponernos a la avería y poder realizar un mantenimiento preventivo en lugar de correctivo”, afirma Muñoz.

Ahora es importante comprobar el funcionamiento con las temperaturas del verano. El molino alcanza una temperatura de 60-65 grados, en invierno, el gradiente de temperatura es mayor, ya que hay más diferencia con la temperatura exterior, pero en verano, como es menor, es necesario comprobar si el sensor funciona.

Por ello, después del verano, posiblemente podremos tener más información del funcionamiento completo de estos sensores, y por lo tanto, de la viabilidad del proyecto.

En definitiva, la puesta en marcha de este proyecto refuerza nuestra apuesta por fomentar y potenciar la colaboración con la comunidad innovadora con el fin de identificar e impulsar nuevas ideas que contribuyan a construir un mundo mejor y más sostenible.
 

  • Energía renovable

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