Poner las centrífugas al día con sostenibilidad

La gran tarea de cuestionar y optimizar

El éxito en GEA nunca cansa. Y sirve de incentivo. “No nos esforzamos por mejorar la eficiencia y conservar los recursos solo porque sí, sino que forma parte de nuestro ADN corporativo”, afirma Mackel. “Siempre hemos trabajado para lograr los objetivos de un mejor rendimiento y unas máquinas más eficientes, lo que se traduce en un menor desgaste y mantenimiento, por no hablar de un menor consumo de energía y agua”.

Aunque, con el tiempo, la sostenibilidad ha cobrado más importancia. “Por eso hemos sometido todos los parámetros relevantes a un minucioso escrutinio, hemos examinado todo el ciclo de vida desde la perspectiva de la sostenibilidad y hemos adoptado un nuevo enfoque en la forma de concebir el diseño”, afirma.

Becker da más detalles: “Siempre se empieza con cuestiones que se caracterizan hoy, más que nunca, por la sostenibilidad y rentabilidad. ¿Por qué cuesta tanto hacer funcionar una centrífuga? ¿Dónde estamos utilizando la energía de forma ineficiente? ¿Dónde hay potencial para ahorrar agua y medios de limpieza in situ (CIP)? Después evaluamos las opciones operativas y técnicas para reducir el consumo”. 

Esto supone un cambio con respecto a las evoluciones anteriores. “En el pasado, si queríamos construir una nueva máquina, incorporábamos más potencia, normalmente en forma de mayor velocidad, mientras que el diámetro de la cuba se mantenía lo más pequeño posible”, dice Mackel. “Más potencia en forma de velocidad ahorra CAPEX, es decir, costes de inversión, pero el mayor consumo de energía aumenta entonces los costes de funcionamiento, es decir, OPEX”. 

El precio de la electricidad no fue un problema hasta hace unos años. Hoy, las cosas son diferentes. “Ahora estamos pensando al revés, diseñando diámetros de cuba mayores y construyendo las máquinas para que funcionen más despacio: un 10% menos de velocidad, lo que equivale a un 20% menos de consumo de energía”, afirma. “Eso se debe a que los clientes están centrando su atención en los kilovatios-hora, un punto especialmente sensible cuando se consideran los costes”.

Lo mismo ocurre con los conceptos de accionamiento, en que se producen diversas pérdidas de eficacia. El accionamiento directo de GEA ha permitido reducir estas pérdidas al mínimo. Estos conceptos son también de bajo mantenimiento y ahorran espacio, a la vez que son compatibles con motores de gran tamaño. En el pasado, los ingenieros hacían hincapié en el producto: mayor rendimiento, mejor calidad. Hoy en día, estos factores a menudo están agotados. “Cada vez nos fijamos más en cuánta energía y agua consume la máquina a lo largo de toda su vida útil”, afirma Mackel. Antes, por ejemplo, se añadía agua de control durante siete segundos, pero ahora basta con dos segundos. Cuando se suma todo, esto supone una gran diferencia.Por supuesto, los propios parámetros de producción de GEA también cuentan. El objetivo es utilizar la menor cantidad posible de energía directa e indirecta y consumir el mínimo de materiales en la fabricación. Mackel pone esto en perspectiva: “Pero lo que ahorramos internamente es solo una fracción de lo que puede ahorrarse el cliente más adelante con una vida útil de la máquina de 20 a 40 años”.La huella de carbono de 150.000 máquinasEnergía, agua y material: estas especificaciones deben medirse con precisión y registrarse como parte del proceso de mejora. Cada año se determina la cifra de todas las máquinas vendidas, unas 150.000 en total. “Conocemos los niveles de eficiencia de los motores instalados, las áreas de aplicación y los tiempos de funcionamiento previstos”, explica Mackel. A partir de ahí, se puede determinar el número de kilovatios-hora que consume cada máquina al año. (Un kilovatio-hora produce hasta 0,9 kg de CO2, según el país y la región.) Por supuesto, no toda la electricidad es igual. Los clientes que utilicen electricidad verde generada a partir de energía hidroeléctrica o eólica tendrán un balance significativamente diferente a los que utilicen combustibles fósiles. La propia máquina también puede rastrearse hasta sus piezas individuales para su posterior reciclaje. “Pensamos en términos de materias primas y no de residuos, en consonancia con la idea de economía circular”, añade Mackel. “Las grandes cubas de los separadores pueden mantenerse en funcionamiento hasta 30 años. Al final de la vida útil de la máquina, se funden y se vuelven a introducir en el proceso”.

No desperdiciar nada, ese es el objetivo

El agua es uno de los recursos más preciados del mundo y también es necesaria para el funcionamiento de las centrífugas. La mayor parte del agua se consume como agua de refrigeración, tanto para el motor como para enfriar y proteger el producto del calor de fricción, o como agua de control para el proceso de descarga. Dado que las centrífugas descargan con frecuencia, a veces cada dos o tres minutos, se puede ahorrar mucha agua. Mientras que antes había que añadir agua de control durante siete segundos, ahora basta con dos segundos, y un segundo de agua de control corresponde aproximadamente a un litro de agua, afirma Jürgen Mackel. “También estamos trabajando actualmente en soluciones para averiguar cómo podemos utilizar el agua de refrigeración, que se ha calentado de 20 a 40 grados, en otras partes del proceso. Eso supone más de 150 litros por hora de media. El agua solía acabar en el alcantarillado, pero ahora no solo se utiliza para lavarse las manos, sino que también es potable porque tenemos sistemas cerrados”.

El consumo de energía de la centrífuga es igual de importante. Aquí hemos desarrollado dos conceptos de ahorro energético: EngySpeed, que se refiere a los separadores de mayor diámetro y menor velocidad, y EngyVac con vacío entre la cuba y la campana. Independientemente de que la máquina sea más pequeña y gire rápidamente o más grande y gire más despacio, el área de clarificación, el rendimiento y la eficacia de separación siguen siendo los mismos con EngySpeed. “La velocidad influye más en la fricción que el diámetro”, explica Mackel. “Por lo tanto, el medio probado para ahorrar energía consiste en reducir la velocidad a una cuarta parte del valor de las máquinas pequeñas de alta velocidad”. 

Pero, ¿con qué rapidez se amortiza el mayor diámetro de la cuba en ahorro energético? En un ejemplo típico tomado del sector lácteo, basado en un tiempo medio de funcionamiento de 6.000 horas al año y un caudal de 25.000 l/h a un precio estimado de la electricidad de 30 ct/kWh, el sistema más grande se amortiza en 2,6 años gracias al ahorro de energía. “Una gran ventaja frente a las máquinas de vacío es que no se necesita ninguna unidad de potencia adicional”, afirma Becker. “En otras palabras, los clientes obtienen una máquina estándar y un concepto de servicio para la máquina más grande cuyos costes son comparables a los de la más pequeña”. La máquina grande con EngySpeed gira más despacio y, por tanto, tiene intervalos de mantenimiento más largos para determinados conjuntos. Esto es especialmente importante en el negocio lácteo, donde existe la obligación contractual de entregar leche.

EngyVac se suele utilizar en las series de productos más grandes y en las centrífugas de los rangos de potencia superiores, donde reducir la velocidad no es una opción. En este caso, la amortización no suele ser el factor decisivo a la hora de invertir en equipos sostenibles. En cambio, el cumplimiento de los requisitos normativos para ahorrar energía o alcanzar objetivos de sostenibilidad suele desempeñar un papel más importante.

CIP: un papel secundario con un verdadero potencial de mejora Otra idea es purificar los medios de limpieza, los líquidos CIP, con un separador clarificador, para eliminar los sólidos y poder volver a utilizar el medio. El jefe de producto lo sabe por experiencia: “Especialmente en el sector lácteo, tenemos casos en los que docenas de toneladas de líquidos CIP simplemente se vierten cada día”, dice Becker. El separador CIPClean de GEA reduce el impacto medioambiental, disminuye el consumo de agua y reduce la energía necesaria para procesar el medio CIP fresco. El CIP reciclado mantiene el calor residual.

El poder de la velocidad y otros parámetros variablesEn algún momento, los diseñadores llegan a sus límites. Aquí es donde entran en juego las soluciones de automatización inteligente, como InsightPartner Separation. “La automatización es la nueva clave del ahorro: Un rendimiento perfecto, cuando se necesita”, afirma Becker. “Y un servicio proactivo para realizar cálculos predictivos con el máximo tiempo de actividad”.

También se están poniendo interesantes las cosas en torno a los sensores de recogida de datos que ayudan a controlar las centrífugas. “También nos gusta abrir nuevos caminos en términos de lo que es factible cuando se trata de diseño, que es lo que hace que nuestro trabajo en GEA sea tan emocionante”, dice Becker. “Llevamos más de 130 años replanteándonos las centrífugas y seguiremos haciéndolo durante los próximos 130 años. Seguimos teniendo curiosidad”.

Ni que decir tiene que en GEA nada se deja al azar. “La gestión de la innovación en la empresa también cultiva una comunidad de innovación”, añade Mackel. “Contribuir a la innovación es el deber de todos y cada uno de los empleados, y eso puede y debe ser divertido”.