La modernización da a las máquinas de hilar una nueva oportunidad de vida

Safilin, una empresa que combina el capital francés con la experiencia polaca, fabrica productos a base de lino y cáñamo, incluidos hilos que se utilizan en las industrias de la confección, los muebles, los textiles técnicos, la alimentación, la automoción y muchos otros. La empresa también produce mechas para materiales compuestos, así como cordeles e hilos retorcidos para diversas aplicaciones. En Polonia, Safilin opera plantas de producción en Miłakowo y Szczytno. Este último sitio alberga una hilandería húmeda y una planta de peinado. La planta produce aproximadamente 2000 toneladas de productos acabados al año. Para el hilado en húmedo, utiliza máquinas PM88, conocidas comúnmente como PM. Estas máquinas están en funcionamiento desde 1982, lo que significa que llevan funcionando más de 40 años. Como parte de su estrategia industrial, la empresa decidió explorar alternativas a sus equipos actuales y aprovechar su amplia experiencia en procesos para crear una ventaja competitiva en la producción de hilados de lino. Con el objetivo de aprovechar al máximo sus activos actuales, el equipo directivo lanzó un programa de modernización destinado a dar a la máquina PM una segunda vida y cambiarle el nombre por PZ-KA. La decisión de modernizar las máquinas antiguas permitió la automatización de los procesos y la visualización en tiempo real de los parámetros de producción, lo que se tradujo en una mejora de la eficiencia operativa y un importante ahorro de costes. Un factor clave de éxito fue la creación de un equipo de proyecto integral, que reunió a especialistas de Safilin de diversas disciplinas que contribuyeron activamente a la iniciativa.

El proceso de hilado del lino implica dibujar y torcer simultáneamente una mecha tratada químicamente, es decir, una astilla de lino preprocesada y ligeramente retorcida de una densidad lineal específica.

»En las instalaciones de Szczytno, la hilatura se realiza mediante el método de hilado en húmedo. Se coloca una bobina errante en el marco giratorio, donde comienza el proceso de «preparación para el hilado». Esto implica hacer pasar el recorrido por un baño de agua mantenido entre 18 y 22 °C y, a continuación, por una serie de guías que permiten que se relaje de forma gradual y controlada,»
explica Aleksandra Kaszubowska, ingeniera de procesos de Safilin.

La máquina PM88 constaba de tres componentes principales: un armario eléctrico, un armario mecánico y un módulo de trabajo. El armario mecánico se diseñó para transmitir la potencia motriz a través de un sistema de engranajes, cadenas y correas. De hecho, todo el mecanismo, compuesto por aproximadamente 50 componentes, principalmente engranajes rectos, se accionaba mediante un solo motor eléctrico.

»Esta solución dificultaba el cambio de los parámetros de la máquina, ya que requería una intervención manual, incluida la sustitución de marchas para modificar las relaciones de transmisión. Además, hubo que utilizar componentes de ajuste mecánico, como un mecanismo de trinquete para controlar el movimiento cíclico. Esto requirió ajustes de configuración precisos y prolongó el tiempo necesario para adaptar la máquina a una nueva gama de productos,»
recuerda Aneta Siemak, supervisora del Departamento de Hilatura.

Las obras del proyecto de modernización comenzaron en mayo de 2023 y continuaron hasta julio de 2024. Se rediseñó todo el armario mecánico y se adaptó para la instalación de servomotores. Durante la modernización, se sustituyeron varios componentes, incluido el tren de engranajes, que se sustituyó por sistemas servoaccionados. Los conjuntos de rodamientos y los ejes de transmisión también se modificaron para que funcionaran en las nuevas condiciones. Estos cambios permitieron ajustar con precisión los parámetros de funcionamiento de la máquina, lo que mejoró significativamente el rendimiento general.

»Gracias a los servomotores, ya no es necesario intervenir manualmente en el sistema de propulsión, lo que elimina la necesidad de cambiar las marchas. Los parámetros de la máquina se ajustan ahora mediante el controlador PLC. Además, tenemos una visibilidad total de todos los parámetros de cada sección de trabajo de la máquina, lo que permite reconfigurar los ajustes de forma rápida y sencilla y optimizar el proceso de producción,», afirma Maciej Rusinek, ingeniero jefe de energía de Safilin.

»Hemos optimizado la durabilidad de los principales componentes de la transmisión de potencia, como los cojinetes, los ejes y otros conjuntos, lo que ha mejorado significativamente la fiabilidad de todo el sistema,», añade Kamil Baran, ingeniero mecánico de Safilin.

La reducción del número de componentes mecánicos también ha facilitado el mantenimiento al proporcionar un mejor acceso a las piezas críticas y reducir significativamente el tiempo de inactividad. En conjunto, estas mejoras han contribuido a aumentar la eficiencia de la máquina y a aumentar la fiabilidad operativa.

Armario de control eléctrico antes de la modernización.

Gracias a la modernización, la seguridad del funcionamiento de la máquina también ha mejorado significativamente. La PZ-KA está ahora equipada con un nuevo sistema de seguridad diseñado de acuerdo con los requisitos identificados durante el proceso de evaluación de riesgos. Entre otras características, la máquina está equipada con botones de parada de emergencia estándar tipo hongo.

»El sistema de seguridad está supervisado por un relé de seguridad programable de la familia SIRIUS 3SK2. Además de la función básica de parada de emergencia, también se ha implementado una función de solicitud de desbloqueo que permite detener la máquina de forma segura,», afirma Ewelina Radomska, especialista en salud, seguridad y medio ambiente.

La automatización está controlada por el CPU Siemens integrada en el controlador SIMATIC S7-1500, que coordina el funcionamiento de los servoaccionamientos y otros componentes de la máquina. Entre sus funciones están la sincronización de las velocidades y los procesos de accionamiento, así como el control de las electroválvulas y los sistemas de ventilación. El panel de operador TP1200 Comfort HMI, a su vez, gestiona las funciones básicas de la máquina. Permite el diagnóstico de los componentes del sistema, incluidos los variadores, y permite controlar y supervisar los parámetros del proceso. El panel también visualiza los datos operativos clave, como el nivel de llenado de la bobina en la que se enrolla el hilo.

El proyecto de modernización de máquinas incluyó una amplia gama de actividades relacionadas con la integración tecnológica y la implementación de nuevas soluciones de TI. El objetivo principal de esta parte del proyecto era crear un sistema capaz de recopilar digitalmente los datos de producción, procesarlos y analizarlos para optimizar los procesos de fabricación.

»Los datos recopilados permiten recrear una imagen completa del funcionamiento de la máquina, lo que nos permite identificar posibles problemas, planificar las medidas correctivas y mejorar la eficiencia operativa. Se registran más de 120 parámetros de la máquina, los más importantes de los cuales incluyen la velocidad del husillo, la oscilación del carril anular, la velocidad de avance y la velocidad de entrega,», dice Jan Słowiński.

»Como parte del proyecto, los servidores de aplicaciones se configuraron para recopilar datos de producción en directo. La transmisión de datos se agiliza gracias al entorno de orquestación de procesos de Node-RED, que permite automatizar los flujos de datos entre diferentes sistemas. Combinado con la utilidad de programación cron, nos da total flexibilidad a la hora de definir cuándo y cómo se transmite la información. Todos los datos de máquina recopilados se almacenan en una base de datos SQL,», explica Maciej Chudziński, ingeniero de software de Safilin.

La fase final de la implementación de la TI fue el desarrollo de un sistema de visualización de datos en Power BI. Esta plataforma permite crear informes y paneles analíticos interactivos que proporcionan a los usuarios información clara y dinámica sobre el rendimiento de la producción. Estas visualizaciones ayudan a identificar los problemas y facilitan la toma de decisiones basada en los datos.

Los resultados obtenidos con la modernización de la PM88 han sido tan exitosos que la planta tiene previsto modernizar más máquinas. Según las hipótesis del proyecto, se espera que la rentabilidad de la inversión se consiga en poco más de un año. Otras ventajas incluyen el aumento de la seguridad operativa y una mejora significativa de las condiciones de trabajo, gracias a la reducción de los niveles de ruido de 94 dB a 89,5 dB. La calidad del producto acabado también ha mejorado, sobre todo en términos de resistencia y uniformidad del hilo. Gracias a las soluciones de TI implementadas, los indicadores de calidad del hilo ahora se supervisan continuamente en Power BI.

Los beneficios financieros se derivan principalmente de la reducción de los costes de producción del hilo, logrados mediante un aumento de aproximadamente un 19% en la productividad de las máquinas. En términos absolutos, la producción media pasó de 176 kg por día a 209,5 kg por día.