SCOT: Optimización térmica en la máquina herramienta para la reducción del consumo energético

Descripción de la actividad de la organización

Fabricación de máquina herramienta de grandes dimensiones e innovación en nuevas tecnologías de fabricación

Sector

Fabricación de máquina-herramienta

Nº de personas empleadas

150

Localización

Antecedentes

Los equipos de refrigeración juegan un papel muy importante en la precisión de una máquina-herramienta, puesto que reducen de manera efectiva el calor generado por los equipos mecánicos durante el mecanizado. Así se obtiene una temperatura constante en la máquina y sus componentes, que evita dilataciones que pudieran afectar a la precisión. Sin embargo, el uso de estos equipos conlleva un elevado consumo energético y, al operar generalmente con gases tipo HCFC (hidroclorofluorocarburos), generan un alto impacto medioambiental.

Reto

Zayer asume el reto de reducir el impacto ambiental fuera de los límites de su organización, ofreciendo una solución innovadora y sostenible que le permita acceder a nuevos nichos de mercado con una mayor demanda de criterios ambientales, avanzando hacia modelos de negocio más circulares. En concreto, la empresa se propone trasladar al mercado el gran potencial de mejora medioambiental que ofrece la estabilidad térmica, focalizándose en la fase de uso o explotación de la máquina, de manera que las instalaciones que requiere el cliente generen una menor huella medioambiental.

Razones para ser considerado un Caso Práctico de Innovación

El proyecto SCOT ha obtenido una solución innovadora que permite reducir significativamente la necesidad de refrigeración y climatización de la máquina-herramienta y su entorno productivo, al tiempo que mantiene la máxima estabilidad y precisión de la máquina, incluso en talleres no climatizados. Todo ello reduce los costes energéticos y el impacto medioambiental durante la fase de uso de la máquina.

Zayer es un fabricante de máquina herramienta de gran tamaño y alta precisión, que desde 1957 exporta más del 80% de sus productos a todo el mundo. En 2020, Zayer se planteó como objetivo estratégico reducir la huella medioambiental de todos sus productos. Las máquinas-herramienta tienen un consumo energético muy alto relacionado con la climatización, que genera un elevado impacto ambiental. En concreto, hay una pieza en la máquina que es la parte más sensible a los cambios de temperatura, y que requiere de una precisión de micras para obtener un buen resultado. Así, Zayer, con su proyecto SCOT, se decidió a focalizar la estabilidad térmica en esa pieza concreta, evitando que todo el entorno productivo se someta a sistemas de climatización de gran consumo. Además, el esfuerzo se centra en la fase de explotación (uso), por ser la fase de mayor consumo energético, pues este tipo de máquinas se utilizan durante al menos 20 años.
El trabajo de investigación y desarrollo se dio entre octubre de 2020 y julio de 2021, y el resultado pudo incorporarse de manera efectiva a toda la gama de productos a partir de octubre de 2021, sustituyendo a los modelos anteriores. Durante el proceso, Zayer contó con la colaboración de varias entidades. En primer lugar, el centro tecnológico Tekniker desarrolló la parte científica y teórica del proyecto, mediante técnicas FEM (“Finite Element Method”, de simulaciones de reacción de una pieza mecánica a las interacciones físicas) y análisis de modelos matemáticos, para la predicción del comportamiento térmico de la máquina. Mientras, el grupo de trabajo de Zayer, compuesto por 8 personas, fue contrastando los modelos mediante pruebas reales y ensayos de optimización de los sistemas de refrigeración, sobre una máquina de arquitectura tipo puente modelo ARION (uno de los más exitosos de Zayer). En segundo lugar, y desde marzo 2021, la consultoría ambiental Grunver Sostenibilidad inició el análisis del ciclo de vida, para medir el impacto ambiental, según los principios de las normas ISO 14040. También identificó los materiales con un menor impacto ambiental a emplear en la solución, y desarrolló la evaluación multicriterio (huella de carbono, huella ambiental, etc.) de la reducción ambiental alcanzada. Con este trabajo, se ha conseguido mantener la misma precisión en las máquinas, bajo un mayor rango de temperaturas.
Por otro lado, IHOBE apoyó a Zayer en la obtención de las Ayudas en Ecoinnovación Circular 2020, cofinanciadas por FEDER, y orientó a la empresa en su enfoque estratégico para resaltar la perspectiva verde y el impacto medioambiental, como elemento diferenciador. Respecto a los recursos financieros, el proyecto contó con un presupuesto aproximado de 100.000€, con una subvención de 30.000€ de FEDER.

1. En 2020, Zayer se fija como objetivo estratégico la reducción de la huella medioambiental en sus productos.
2. Ese mismo año, Zayer trabaja con CDTI en un proyecto sobre estabilidad térmica, donde la empresa se da cuenta del gran potencial de los requisitos de refrigeración desde una perspectiva medioambiental.
3. Entre octubre 2020 y julio 2021, se ejecuta el proyecto SCOT, fundamentalmente entre personal de Tekniker (que aporta la parte científico-teórica de cálculo de elementos finitos y modelos matemáticos) y de Zayer (que contrasta los modelos mediante pruebas reales).
4. Hacia marzo 2021, se alcanza un prediseño que se ajusta a la realidad, y Grunver Sostenibilidad inicia el análisis del ciclo de vida, donde se comprueban los buenos resultados del modelo.
5. Tras introducir los ajustes necesarios, se obtiene la solución definitiva, y los resultados del proyecto se dan a conocer públicamente en septiembre 2021.
6. A partir de octubre 2021, el modelo obtenido en los ensayos se incorpora de manera efectiva a toda la gama de productos, sustituyendo los modelos anteriores.
7. Las primeras ventas del nuevo modelo se realizan ya en octubre 2021, y comienzan a entregarse hacia julio 2022.
8. En noviembre 2021, Zayer obtiene el Premio Pacto Verde del Ayuntamiento de Vitoria.
9. Actualmente, Zayer está aplicando este planteamiento a su gama de máquinas de mayores dimensiones.

• Reducción del impacto ambiental de la máquina superior al 20% en su etapa de uso, y por tanto, cumplimiento de los objetivos propuestos, ante una reducción esperada del 8-9%.
• Reducción del coste de los materiales de fabricación, reduciendo también la complejidad de los sistemas y los costes de fabricación.
• Creación de una nueva generación de máquinas más robustas y sostenibles: mejora de la estabilidad térmica de la máquina, reduciendo también la demanda de equipos de climatización (basados en gases de efecto invernadero), y apostando por sistemas de reducido impacto medioambiental.
• Garantía de la más alta precisión posible, incluso en condiciones ambientales cambiantes.
• Valoración positiva por parte de los clientes de Zayer, por el ahorro de costes que esto les supone.
• Apertura de nuevos nichos de mercado en los sectores energético y aeronáutico, habiéndose realizado ya las primeras ventas.
• Posibilidad de acceder a nuevos clientes que prevén colocar las máquinas en entornos no climatizados.
• Desarrollo de un producto más competitivo, más preciso, menos complejo de mantener y mucho más sostenible. El producto ecodiseñado de Zayer es una ventaja competitiva importante respecto a fabricantes asiáticos, que no contemplan con tanta atención los aspectos medioambientales.
• Premio Pacto Verde 2021 del Ayuntamiento de Vitoria.

- Innovación en economía circular: Ecoinnovación Estratégica (línea 2)