La readaptación le da a las máquinas hiladoras una nueva oportunidad de vida

Safilin, una compañía que combina el capital francés con la experiencia polaca, fabrica productos a base de lino y de hemp, incluidos hilos utilizados en la indumentaria, muebles, textiles técnicos, alimentos, automoción y muchas otras industrias. La compañía también produce hilados para materiales compuestos, así como cordeles e hilos retorcidos para una variedad de aplicaciones. En Polonia, Safilin opera instalaciones de producción en Miłakowo y Szczytno. Este último sitio alberga tanto una hilatura húmeda como una planta de peinado. La instalación produce aproximadamente 2.000 toneladas de productos terminados al año. Para el hilado en húmedo, utiliza máquinas PM88, comúnmente conocidas como PM. Estas máquinas han estado en funcionamiento desde 1982, lo que significa que han estado funcionando durante más de 40 años. Como parte de su estrategia industrial, la compañía decidió explorar alternativas a sus equipos existentes y aprovechar su profunda experiencia en procesos para construir una ventaja competitiva en la producción de hilados de lino. Buscando aprovechar al máximo sus activos existentes, el equipo de administración lanzó un programa de reequipamiento destinado a dar una segunda vida a la máquina PM mientras le cambiaba el nombre de PZ-KA. La decisión de modernizar las máquinas envejecidas permitió la automatización de los procesos y la visualización en tiempo real de los parámetros de producción, lo que resultó en una mayor eficiencia operativa y ahorros significativos de costos. Un factor clave de éxito fue la creación de un equipo de proyecto integral, que reuniera a especialistas de Safilin de diversas disciplinas que contribuyeron activamente a la iniciativa.

El proceso de hilado de lino implica la elaboración y al mismo tiempo torcer una estamada tratada químicamente, es decir, una astillada de lino preprocesada y ligeramente retorcida de una densidad lineal especificada.

”En las instalaciones de Szczytno, el hilado se lleva a cabo utilizando el método de hilado húmedo. Se coloca una bobina itinerante en el marco giratorio, donde comienza el proceso de “preparación giratoria”. Esto implica pasar el recorrido a través de un baño de agua mantenido a 18-22° C y luego a través de una serie de guías que le permiten relajarse gradualmente y de manera controlada,”
explica Aleksandra Kaszubowska, ingeniera de procesos en Safilin.

La máquina PM88 constaba de tres componentes principales: un gabinete eléctrico, un gabinete mecánico y un módulo de trabajo. El gabinete mecánico fue diseñado para transmitir energía de accionamiento a través de un sistema de engranajes, cadenas y correas. De hecho, todo el mecanismo, que comprende aproximadamente 50 componentes, principalmente engranajes rectos, fue impulsado por un solo motor eléctrico.

”Esta solución dificultó el cambio de los parámetros de la máquina, ya que requería una intervención manual, incluida la sustitución de engranajes para alterar las relaciones de transmisión. Además, se tuvieron que usar 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 a Aneta Siemak, Supervisora del Departamento de Spinning.

El trabajo en el proyecto de reequipamiento comenzó en mayo de 2023 y continuó hasta julio de 2024. Todo el gabinete mecánico fue rediseñado y adaptado para la instalación de servomotores. Durante la modernización, se reemplazaron varios componentes, incluido el tren de engranajes, que fue sustituido por sistemas servoaccionados. Los conjuntos de rodamientos y los ejes de transmisión también se modificaron para operar bajo las nuevas condiciones. Estos cambios permitieron un ajuste preciso de los parámetros de funcionamiento de la máquina, mejorando significativamente el rendimiento general.

”Gracias a los servomotores, ya no hay necesidad de intervención manual en el sistema de transmisión, lo que elimina el requisito de reemplazar engranajes. Los parámetros de la máquina ahora se ajustan a través del controlador PLC. Además, tenemos visibilidad completa de cada parámetro dentro de cada sección de trabajo de la máquina, lo que permite una reconfiguración rápida y fácil de los ajustes y la optimización del proceso de producción,” dice Maciej Rusinek, ingeniero jefe de energía de Safilin.

”Optimizamos la durabilidad de los componentes clave de transmisión de energía, como cojinetes, ejes y otros ensamblajes, lo que ha mejorado significativamente la confiabilidad de todo el sistema,” agrega Kamil Baran, ingeniero mecánico de Safilin.

La reducción en el número de componentes mecánicos también ha facilitado el mantenimiento al proporcionar un mejor acceso a las piezas críticas, lo que reduce significativamente el tiempo de inactividad. En conjunto, estas mejoras han contribuido a una mayor eficiencia de la máquina y una mayor confiabilidad operativa.

Gabinete de control eléctrico antes de la modernización.

Gracias a la adaptación, la seguridad de la operación de la máquina también se ha mejorado significativamente. El PZ-KA ahora está equipado con un nuevo sistema de seguridad diseñado de acuerdo con los requisitos identificados a través del proceso de evaluación de riesgos. Entre otras características, la máquina ha sido equipada con botones estándar de parada de emergencia 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, lo que permite que la máquina se detenga de manera segura,” dice Ewelina Radomska, Especialista en Salud, Seguridad y Medio Ambiente.

La automatización está controlada por CPU Siemens integrada en el SIMATIC S7-1500 controller, que coordina el funcionamiento de los servoaccionamientos y otros componentes de la máquina. Entre sus funciones se encuentran la sincronización de velocidades y procesos de accionamiento, así como el control de válvulas solenoides y sistemas de ventilación. El panel de operador del TP1200 Comfort HMI, a su vez, administra las funciones básicas de la máquina. Permite el diagnóstico de los componentes del sistema, incluidas las unidades, y proporciona control y monitoreo de los parámetros del proceso. El panel también visualiza 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 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 acciones 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 alimentación y la tasa de entrega,” dice Jan Słowiński.

”Como parte del proyecto, los servidores de aplicaciones se configuraron para recopilar datos de producción en vivo. La transmisión de datos es optimizada por el entorno de orquestación de procesos Node-RED, que permite la automatización de los flujos de datos entre diferentes sistemas. Combinado con la utilidad de programación cron, nos brinda total flexibilidad para definir cuándo y cómo se transmite la información. Todos los datos de la máquina recopilados se almacenan en una base de datos SQL,” explica Maciej Chudziński, ingeniero de software en Safilin.

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

Los resultados obtenidos a través de la modernización del PM88 han sido tan exitosos que la planta planea modernizar máquinas adicionales. De acuerdo con los supuestos del proyecto, se espera que el retorno de la inversión se logre en poco más de un año. Otros beneficios incluyen una mayor seguridad operacional y una mejora significativa en las condiciones de trabajo, gracias a una reducción en los niveles de ruido de 94 dB a 89,5 dB. La calidad del producto terminado también ha mejorado, particularmente en términos de resistencia y nivelación del hilo. Debido a las soluciones de TI implementadas, los indicadores de calidad del hilo ahora se monitorean continuamente en Power BI.

Los beneficios financieros se derivan principalmente de menores costos de producción de hilados, logrados a través de un aumento de aproximadamente 19% en la productividad de la máquina. En términos absolutos, la producción promedio aumentó de 176 kg por día a 209,5 kg por día.