Ver traducción automática
Esta es una traducción automática. Para ver el texto original en inglés haga clic aquí
#Novedades de la industria
{{{sourceTextContent.title}}}
Los postes de la utilidad de la herida del filamento ofrecen flexibilidad del diseño
{{{sourceTextContent.subTitle}}}
En Turquía, un fabricante de postes de servicios públicos combina el bobinado de filamentos, la automatización y los compuestos de fibra de vidrio y carbono para ampliar su línea de productos.
{{{sourceTextContent.description}}}
Mitaş Group (Ankara, Turquía), fabricante de torres de acero, postes de distribución y transmisión y estructuras de subestaciones para el mercado energético, ha invertido en una línea de producción de bobinado de filamentos para la fabricación de postes utilitarios compuestos. El equipo listo para la automatización, con una capacidad de fabricación de 1.000 polos al mes, convierte a Mitaş en uno de los primeros fabricantes de polos de utilidades compuestos de Turquía y está permitiendo al grupo crecer y diversificar su gama de productos existente.
Un diferenciador competitivo
Mitaş fue establecido por el gobierno turco en 1955 para ayudar a construir la infraestructura energética del país. En los años siguientes, la propiedad pública fue disminuyendo progresivamente, y para 1990 la empresa totalmente privatizada Mitaş se había embarcado en una estrategia de expansión internacional. Hoy en día, el grupo opera nueve plantas de producción en cuatro localizaciones en Turquía e Italia y exporta a Norteamérica, Europa, África y Oriente Medio. La fábrica de polos Mitaş en Ankara tiene una capacidad de fabricación anual de 30.000 toneladas métricas y produce postes de acero galvanizado de 12 a 50 metros de longitud para líneas de transmisión y distribución de energía, iluminación, teleféricos, telecomunicaciones, señalización, banderas y otras aplicaciones. La estética mejorada y la facilidad de instalación son prioridades clave del cliente para los nuevos diseños de postes.
La decisión de invertir en instalaciones de producción de materiales compuestos se formalizó hace unos tres años. "Mitaş es esencialmente una empresa siderúrgica de 60 años de antigüedad, pero durante algunos años estuvo siempre en mente buscar materiales alternativos que ofrecieran una instalación más fácil y un menor mantenimiento", explica Sezgin Üstün, director de operaciones de Mitaş Composites Inc. "Vimos una tendencia creciente en el mercado hacia los postes compuestos ligeros en Norteamérica y Europa, y a mediados de 2016 decidimos entrar en el mercado de los compuestos"
Mitaş también veía los postes compuestos como un diferenciador en el ferozmente competitivo mercado de postes de acero. Los polos compuestos también están alineados con el enfoque de la compañía en la innovación como una ruta hacia el crecimiento global del negocio.
Drivers para uso en composites
Los primeros postes utilitarios fueron hechos de madera, pero se han introducido postes de concreto, acero y compuestos para proporcionar un mejor rendimiento y durabilidad. El acero es ahora el material dominante, ya que los postes de acero ofrecen un mayor rendimiento y una vida útil más larga que la madera, y eliminan las preocupaciones sobre el impacto medioambiental de los conservantes utilizados para tratar los postes de madera. Sin embargo, los postes de acero siguen siendo relativamente pesados y caros de transportar e instalar, y están galvanizados o recubiertos para mejorar su resistencia a la corrosión, lo que aumenta los costes de mantenimiento inicial y durante toda su vida útil.
Los postes compuestos ofrecen ventajas en cuanto a instalación, fiabilidad, mantenimiento y vida útil en comparación con los materiales alternativos de los postes, y son especialmente rentables para sitios de acceso limitado y donde la corrosión es una preocupación primordial. Los postes compuestos pesan típicamente 35-50% menos que los postes de madera y acero, lo que resulta en menores costos de transporte y una instalación más fácil y rápida. Los postes compuestos se pueden transportar y ensamblar a mano, sin necesidad de equipos de elevación pesados, lo que supone un gran ahorro para instalaciones en espacios urbanos estrechos, ubicaciones remotas o terrenos difíciles sin acceso por carretera. Los postes compuestos están diseñados para una vida útil de más de 70 años y normalmente no requieren mantenimiento programado. Están recubiertos para proporcionar protección UV, no se pudren ni corroen y son inmunes a las amenazas naturales que a menudo afectan a los postes de madera, como las termitas y los pájaros carpinteros. No se ven afectados por el aire salino y la humedad en ambientes costeros y húmedos, donde el acero puede necesitar un recubrimiento regular, y no filtra ningún producto químico al medio ambiente. Los postes compuestos benefician las estrategias de endurecimiento de la red eléctrica al proporcionar una mayor resistencia bajo cargas extremas generadas por condiciones climáticas extremas. Con una alta rigidez dieléctrica, los postes compuestos también son más seguros para los trabajadores y absorben más energía bajo impacto que el acero o la madera, lo que resulta en menos daños a los vehículos en accidentes de tráfico.
A pesar de estos beneficios, los polos compuestos actualmente representan menos del 1% del mercado total de polos de servicios públicos según la firma de investigación de mercado Lucintel (Dallas, Texas, EE.UU.), pero se espera que su participación crezca desde los 228 millones de dólares en 2018 a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 5,7% hasta alcanzar los 318 millones de dólares en 2024. Esto se verá impulsado por la creciente demanda de proyectos de infraestructura, la sustitución de postes de madera y los beneficios de rendimiento de los postes compuestos frente a la madera, el acero y el hormigón. La transmisión y distribución de electricidad representa actualmente aproximadamente el 71% del mercado mundial de postes compuestos, pero es probable que el segmento de la iluminación (23%) experimente una tasa de crecimiento relativamente más alta, impulsada por la sustitución de materiales tradicionales.
Lucintel predice que el bobinado de filamentos seguirá siendo el proceso dominante utilizado para fabricar postes compuestos en los próximos cinco años debido a su idoneidad para la producción de grandes volúmenes, su capacidad para trabajar con múltiples resinas termoestables y su flexibilidad para fabricar postes cilíndricos, ovalados y cónicos. La pultrusión, que se limita a la fabricación de postes con sección transversal constante (o casi constante), se espera que experimente el mayor crecimiento debido a su mayor productividad y menor coste, mientras que la fundición centrífuga, que ofrece una buena estética, se limita a aplicaciones que requieren un rendimiento mecánico relativamente bajo.
Flexibilidad de diseño
Para Mitas, el bobinado de filamentos cumplió con los requisitos de la empresa para la fabricación de postes cónicos.
"Para los postes cónicos sólo existen dos métodos de producción de materiales compuestos: el bobinado de filamentos y la fundición centrífuga", explica Üstün. "Elegimos el bobinado de filamentos porque utiliza fibras continuas y podemos obtener la alta rigidez y resistencia requeridas para los postes utilitarios. El bobinado de filamentos también nos da la flexibilidad para fabricar otros productos - tubos, tuberías u otras estructuras - por lo que no estamos restringidos al mercado de polos. Tras las conversaciones con proveedores de China, Europa y Norteamérica, decidimos trabajar con Autonational debido a sus avanzadas tecnologías, flexibilidad y adaptación a la automatización futura"
Vea este video para más información sobre Mitaş y su proceso de diseño para postes de servicios públicos:
Autonational Composites B.V. (IJlst, Países Bajos) fue fundada en 1977 por dos ingenieros especializados en el diseño de líneas de producción industrial. El bobinado de filamentos se empleaba con frecuencia, y hace cinco años se decidió centrar el negocio en esta tecnología. Hoy en día, Autonational emplea aproximadamente a 60 personas, suministrando bobinadoras de filamentos, equipos auxiliares de procesamiento y prueba, y líneas de producción integradas y soluciones automatizadas para los mercados automotriz, aeroespacial, de infraestructura y otros mercados. Según el director de marketing y ventas Harry Fietje, Autonational está experimentando una creciente demanda de líneas automatizadas, que ahora representan el 75% de las ventas. Las solicitudes de cotizaciones para las líneas de postes de servicios públicos también están aumentando, dice.
"La línea de producción Mitaş tardó unos tres meses en diseñarse", señala. "No era una línea difícil para nosotros, pero como Mitaş era nuevo en los materiales compuestos, trabajamos estrechamente con ellos en el diseño de las piezas y la selección de materiales. Proponemos un enfoque en dos fases para adaptarse a sus planes de inversión y a la aceleración de la producción"
La primera fase consistió en el suministro de una línea de producción integrada para permitir la fabricación manual o semiautomática, basada en dos longitudes de mandril para reducir la complejidad y el coste de la automatización futura. Esto permite la fabricación de postes cónicos compuestos de poliéster reforzado con fibra de vidrio con un diámetro mínimo de 100 milímetros, un diámetro máximo de 600 milímetros y una longitud de 12 metros; y postes cilíndricos compuestos de epoxi reforzado con fibra de carbono con diámetros de hasta 600 milímetros y una longitud de 6 metros. La línea tiene una capacidad de producción de 1.000 polos al mes. La segunda fase del proyecto se ocupará de la funcionalidad y automatización adicionales.
Después de dos meses de construcción, Autonational instaló y puso en marcha el equipo en la nueva planta de compuestos de Mitaş en Ankara en abril de 2018, y capacitó al personal de Mitaş en la operación de máquinas. La fábrica de 17.750 metros cuadrados también alberga una línea de pultrusión y un laboratorio de I+D.
Secuencia de producción
La línea de producción consta de equipos modulares para realizar el bobinado de filamentos, el curado, la extracción con mandril, el mecanizado y el recubrimiento. Una grúa aérea transporta mandriles y postes entre las máquinas, que son puestos en marcha por un operador y luego funcionan automáticamente bajo su supervisión.
La producción comienza con el transporte de un mandril de acero, fabricado por Mitaş, hasta la bobinadora de filamentos, donde se limpia y prepara. (En el futuro podría añadirse una estación de preparación de mandriles separada para permitir una mayor capacidad de producción)
Para entregar la fibra a la bobinadora, Autonational suministró dos unidades de fileta/tensado. Una fileta de paleta adecuada para un máximo de 16 remolques y 64 bobinas, con tensiones de fibra de 2-20 Newtons, es adecuada para una alta producción con fibra de vidrio. Para aplicaciones de mayor rendimiento con fibra de carbono o de vidrio, una fileta dinámica con tensión servo-controlada permite tensiones precisas de la fibra de 5-50 Newtons. Esta fileta, basada en una configuración modular de dos juegos de cuatro bobinas apiladas, se coloca sobre un carril conectado al carro de la bobinadora de filamentos.
Mitaş obtiene materiales de fibra de vidrio de Şişecam (Estambul, Turquía) y fibra de carbono de DowAksa (Estambul, Turquía). La resina de poliéster también está disponible en los proveedores turcos, pero la resina epoxi tiene que proceder de empresas internacionales.
Equipo suministrado por el fabricante para almacenar, bombear, mezclar y dosificar la resina a la bobinadora a través de una bandeja de inmersión de resina. La fibra se alimenta desde la fileta hasta la bandeja de resina, que es adecuada para su uso con fibra de vidrio y carbono. Cada resina tiene su propio inserto guía de fibra, basado en 16 remolques para poliéster y ocho remolques para epoxi. La bandeja de resina cuenta con medición automática de nivel y control de temperatura y está diseñada para proporcionar una buena impregnación de la fibra y una fracción de resina consistente.
La mecha impregnada es guiada hasta el mandril a través de una herramienta de entrega de fibra estándar en la bobinadora de filamentos de un solo husillo de tres ejes AMD SW 1000. La bobinadora utiliza un controlador CNC Siemens Sinumerik 840D que es compatible con la mayoría de los programas de bobinado de filamentos. Según el programa seleccionado, el bobinador coloca la mecha impregnada de resina sobre el mandril giratorio utilizando un carro que se desplaza de un lado a otro a lo largo del eje del mandril para formar capas sucesivas de refuerzo. El programa define las orientaciones de las fibras para lograr la resistencia, flexibilidad y espesor de los polos requeridos. La operación de bobinado dura aproximadamente 1 hora.
Además de este bobinador de tres ejes, Mitaş utiliza una máquina de cuatro ejes (Autonational AMD SW 800 RD) para la fabricación de postes de hasta 6 metros de longitud, así como para tubos de fibra de carbono y piezas complejas para proyectos de I+D.
Una vez terminado el bobinado, el mandril y el poste son transportados a un buffer de entrada - una mesa de cambio - frente a un horno por lotes calentado eléctricamente. Cuando se alcanza el número requerido de mandriles, la lanzadera se introduce en el horno. El horno, capaz de alcanzar una temperatura máxima de 150°C, puede alojar hasta cuatro polos de 600 milímetros de diámetro o 16 polos de 100 milímetros de diámetro. Después del curado, que dura alrededor de 8 horas, la lanzadera se saca del horno a una zona de enfriamiento. Cuando se enfría, el poste de la herida se separa del mandril utilizando un extractor de mandril hidráulico. Este sistema puede procesar longitudes de poste de 6 a 12 metros y diámetros de mandril de 100 a 600 milímetros. La fuerza máxima de extracción es de 100 kiloNewtons y la operación suele durar hasta 20 minutos.
El polo se transfiere a un centro de mecanizado, que es una modificación de la bobinadora de filamentos AMD SW 1000. La guía de fibra de la bobinadora es reemplazada por una unidad de fresado/serrado, la cabeza y el contrapunto están equipados con herramientas revisadas y software de torneado/fresado instalado en el controlador CNC. La unidad es capaz de taladrar, fresar, rectificar y cortar polos cónicos y cilíndricos. Las operaciones de taladrado, corte y acabado de la superficie generalmente duran 1 hora y el poste vuelve a la bobinadora de filamentos AMD SW 1000 para el recubrimiento. Para esta operación, la herramienta de suministro de fibra de la bobinadora se sustituye por una pistola rociadora y el suministro de resina se cambia a una capa superior pigmentada que proporciona protección contra los rayos UV al poste. Este proceso toma 1-2 horas y el recubrimiento se deja curar en la fábrica. Para la producción automatizada, se añadiría una estación de recubrimiento separada.
Mitaş comenzó con los postes de bobinado de filamentos en mayo de 2018 y ahora fabrica una variedad de productos que incluyen postes de distribución de energía, mástiles de antenas y postes de iluminación decorativos. Los postes de luz cónicos estándar de fibra de vidrio miden desde 12 metros de largo (diámetro interno superior de 120 milímetros; diámetro interno inferior de 273 milímetros) hasta 4 metros de largo (diámetro interno superior de 62 milímetros; diámetro interno inferior de 102 milímetros). Los postes se pueden suministrar en una gama de colores, con eje opaco o iluminado, y con base de acero o composite y puerta de acceso. La fibra de carbono se emplea en los mástiles de las banderas, así como en algunas aplicaciones deportivas, como los mástiles de navegación.
"Tenemos mucha flexibilidad", comenta Üstün. "Podemos producir postes de hasta 12 metros en un segmento, con diámetros de 60 milímetros a 1.000 milímetros. Ya tenemos una buena cantidad de mandriles para nuestros diseños estándar, pero si el cliente necesita diferentes opciones, como productor de acero podemos adaptar fácilmente los mandriles en casa"
Los postes se han instalado principalmente en Turquía, aunque se han enviado pequeñas cantidades a otros países como Ucrania y Qatar. Hasta ahora, los clientes han solicitado pequeños pedidos, de hasta varios cientos de polos, con fines de demostración.
"Autonational diseñó el equipo para una capacidad de fabricación de 1.000 polos al mes, pero aún no hemos alcanzado este valor", explica Üstün. "Hasta ahora hemos producido unos 1.000 polos, ya que estamos en la fase de desarrollo del mercado. Si en uno o dos años tenemos suficiente demanda, podemos añadir la automatización"
Las opciones de automatización incluyen la adición de sistemas logísticos como monorraíles, manipuladores y sistemas de amortiguación de mandriles para mover automáticamente los mandriles y los productos por la línea de producción, como se muestra en el vídeo. La funcionalidad de seguimiento y rastreo puede incorporarse a los productos para registrar las variables de fabricación.
La línea de producción Mitaş podría funcionar de forma similar, con transporte entre estaciones automatizado y manipuladores que trasladan los mandriles y postes a las máquinas", dice Fietje de Autonational. "Toda el área de producción podría ser cercada con un solo operador supervisando todo. Podría ser posible producir un poste terminado cada 20 minutos en lugar de los 80 minutos actuales"
Los comentarios sobre los polos compuestos de Mitaş han sido positivos, según Üstün: "A los clientes les gusta su apariencia. La ligereza de los postes también es muy interesante para ellos, ya que pueden levantar un poste de 6 metros con un solo hombre. Un poste de fibra de vidrio de 6 metros pesa aproximadamente 15 kilogramos, comparado con un poste de acero similar de 35 kilogramos o más"
Sin embargo, Mitaş se enfrenta a barreras relacionadas con el precio y los conceptos erróneos de los clientes sobre los materiales compuestos.
"El coste inicial es mayor que el del acero, por lo que si el cliente se centra en el precio, siempre comprueba el coste inicial", afirma. "Tratamos de convencerlos centrándonos en el coste del ciclo de vida completo y en los aspectos de sostenibilidad de los postes compuestos."
"Otra preocupación que hemos escuchado de nuestros clientes es que los postes de composite son frágiles y están preocupados por el vandalismo. Estamos recibiendo este tipo de reacciones del cliente - ellos sólo ven el compuesto como un plástico y tomará algún tiempo convencerlos. Planeamos continuar con nuestras actividades de desarrollo de marketing asistiendo a exposiciones, presentando ponencias y, lo más importante, trabajando para convencer a las autoridades de los países objetivo"
La American Composites Manufacturers Association (ACMA, Arlington, Va., EE.UU.) anunció recientemente una iniciativa destinada a aumentar la confianza en los postes compuestos. La Especificación Estándar aprobada por ANSI para postes compuestos de FRP, publicada en mayo, fue desarrollada por el Consejo de Estructuras de Servicios Públicos y Comunicaciones de ACMA para proporcionar un único punto de referencia para las empresas de servicios públicos de electricidad. Su objetivo es promover una mayor comprensión de las diferencias entre los postes de composite, madera, hormigón y acero y explicar la fabricación, montaje e instalación correcta de los postes de composite.
{{medias[119679].description}}
{{medias[119681].description}}
{{medias[119683].description}}
{{medias[119685].description}}
{{medias[119687].description}}
{{medias[119689].description}}
{{medias[119691].description}}