Diseño y fabricación aditiva de elementos de seguridad para procesos industriales (impresión 3D
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Israel Arias
Director General
Drukatt
1. BREVE EXPLICACIÓN SOBRE LA FABRICACIÓN ADITIVA
1.1 Qué es la fabricación aditiva
La fabricación aditiva, también conocida como impresión 3D, consiste en la fabricación de piezas mediante la superposición de capas sucesivas de material. Permite la creación de formas geométricas complejas de manera eficiente.
Hoy es día es posible crear piezas con todo tipo de materias primas como plásticos, metales, composites, resinas, áridos, etc.
1.2 Importancia del diseño para la fabricación aditiva
El diseño para la fabricación aditiva es crucial para aprovechar al máximo las capacidades de esta tecnología. Permite la optimización de los diseños para mejorar la funcionalidad, reducir el peso y maximizar la eficiencia de los elementos de seguridad en entornos industriales.
1.3 Relevancia en la seguridad industrial
La fabricación aditiva es especialmente relevante en situaciones donde los estándares de mercado no son adecuados para cubrir las necesidades específicas de seguridad de un entorno industrial. En estos casos, es fundamental la colaboración entre el operador, el personal de seguridad y la empresa especializada en fabricación aditiva. Esta colaboración permite la recopilación precisa de los requerimientos de seguridad, así como el diseño y la fabricación de elementos personalizados que se adapten perfectamente a las condiciones y requisitos del entorno industrial en cuestión.
1.4 No todo vale para la industria
Los beneficios de la fabricación aditiva son numerosos, pero en ocasiones, la fácil accesibilidad para los usuarios a determinadas tecnologías y materiales, junto con la libertad de diseño y fabricación, crean la falsa ilusión de “poder fabricar cualquier cosa”.
Debemos recordar que estamos fabricando piezas que trabajarán en entornos industriales, con requerimientos técnicos, pero también legales/normativos que deben ser vigilados, y en unas condiciones de trabajo concretas que deben conocerse para una correcta ejecución de los trabajos.
Es aconsejable acudir siempre a empresas o profesionales con los conocimientos y equipamiento adecuado para evitar errores; o contar con los medios y conocimientos adecuados, validados por los responsables involucrados.
2. CAPACIDADES DE LA FABRICACIÓN ADITIVA ÚTILES EN EL CAMPO DE LA SEGURIDAD
2.1 Flexibilidad para crear diseños complejos y personalizados
La fabricación aditiva ofrece la libertad de diseñar formas geométricas complejas que son difíciles o imposibles de lograr con métodos de fabricación tradicionales. Esto permite la creación de elementos de seguridad que se ajustan perfectamente a los requisitos específicos de cada entorno industrial.
2.2 Reducción de peso
El uso de la fabricación aditiva comporta de manera inherente una reducción de peso respecto a la fabricación mediante otros procesos convencionales, eso permite realizar diseños en los que, bien por ergonomía, estudio de cargas o esfuerzos, o simplemente para mejorar la maniobrabilidad, la reducción de peso es un beneficio deseado.
2.3 Rápida iteración en el proceso de diseño y prototipado
La capacidad de producir prototipos rápidamente permite a los ingenieros realizar pruebas y ajustes en el diseño de los elementos de seguridad de manera rápida y económica. Esto acelera el tiempo de desarrollo y reduce los costos asociados.
2.4 Necesidad de un bajo número de elementos
Los fabricantes diseñan soluciones para maximizar la producción, y reducir los costes, pero en ocasiones, las necesidades de un cliente son puntuales o especiales, y requieren un bajo número de elementos.
En este punto el diseño y fabricación aditiva permite la ejecución de trabajo unitarios con costes contenidos.
3. CASOS DE ESTUDIO
3.1 Diseño y fabricación de diversos LOTO para planta de generación hidroeléctrica
En estas centrales encontramos equipos antiguos que no están pensados para los actuales sistemas de bloqueo de seguridad LOTO, mediante un correcto diseño y fabricación de los dispositivos se consiguió cumplir con los procedimientos marcadas por los servicios de seguridad.
Fueron diseñados diversos dispositivos, pero presentamos los más representativos. El primer caso era una válvula de un grupo oleohidráulico de maniobra, y su normativa interna pedía condenar doblemente la posibilidad de poner en marcha. La válvula, sencilla geométricamente no estaba pensada para ser bloqueada por sistemas LOTO estándar, así que se diseñó e implantó el siguiente sistema.
Ilustración 1 – Dispositivo LOTO para válvula oleohidráulica
Un segundo dispositivo se diseñó para evitar que se pudiera manipular un cuadro eléctrico que se abría mediante cerradura convencional (caso atípico).
Ilustración 2 – Dispositivo LOTO para cerradura convencional en cuadro eléctrico
Y el tercer caso, una puerta de acceso a los embarrados de una estación eléctrica, con cerradura y llave.
Ilustración 3 – Dispositivo LOTO para cerradura en puerta de acceso embarrados
En todos estos casos, presentamos únicamente las fotos tomadas durante la prueba y ajuste de los prototipos. Finalmente los LOTO fueron impresos en un material resistencia y habitual para este tipo de dispositivos (poliamida), y en color rojo.
3.2. Ingeniería inversa y fabricación de protecciones de un contactor
Al tratarse de unos equipos obsoletos (el fabricante había desaparecido), muchos contactores estaban sin protecciones, o con las mismas dañadas, con el consiguiente riesgo para las personas y para la propia instalación.
Tras una ingeniería inversa de las piezas, fueron fabricadas mediante impresión 3D.
Ilustración 4 - Contactor
Ilustración 5 – Tapas contactor
3.3. Ejemplo 3: Protección de seguridad para pulper (sector papelero)
En este caso, el cliente deseaba un sistema que simplificara la manipulación de la protección, que eliminara las salpicaduras al exterior, y además buscaba un sistema modular, por tener diversas configuraciones. Por supuesto en color rojo para diferenciarlo como dispositivo de seguridad.
Ilustración 6 – Diseño sistema de protección pulper
4. CONCLUSIONES
En Drukatt llevamos años utilizando la fabricación aditiva en entornos industriales, para todo tipo de situaciones, desde recambios obsoletos, utillajes y otros soportes a la producción, y como queda demostrado en el artículo, desarrollando dispositivos de seguridad de todo tipo para nuestros clientes.
En algunos casos el rango de actuación, tamaño o requerimientos no permite usar la fabricación aditiva como proceso productivo, pero por suerte contamos con herramientas de todo tipo para permitir su ejecución, y con ello mejorar en cualquier caso la seguridad de las personas en entornos industriales.
