En el ámbito de la nanotecnología, el Laboratorio Van Leeuwenhoek (VLL) de TNO, situado en Delft, es uno de los centros de investigación (con salas blancas) más grandes de los Países Bajos. La investigación en este ámbito abarca la investigación en óptica e instrumentación para el sector aeroespacial. Uno de los retos aquí es crear un entorno que se parezca lo más posible al «espacio» fuera de nuestra atmósfera. Esto implica intentar alcanzar el mayor vacío posible y temperaturas muy bajas, de hasta -160 °C o menos en los grandes depósitos en los que se llevan a cabo las pruebas. Tras estas pruebas, el espacio se vuelve a calentar con grandes cantidades (5 hasta 6 metros cúbicos) de aire comprimido.
Franco Brouwer es jefe de proyectos de tecnología en CREF (Corporate Real Estate & Facilities) en TNO y, en esta posición, se encarga, entre otras cosas, del mantenimiento y las modificaciones de las instalaciones. En el marco del CREF, Teun Brussee fue el responsable de ingeniería en TNO, entidad que supervisó este proyecto. Dice: ‘El aire comprimido que utilizamos para recalentar y presurizar los depósitos tiene que estar extremadamente seco. Cualquier molécula de agua que entre con el aire comprimido podría depositarse sobre el objeto de medición. Si hay demasiadas moléculas, podrían, en primer lugar, interferir en los resultados de las pruebas y, además, causar graves daños a los elementos que estamos analizando.
Auditoría previa
Ante las crecientes exigencias en materia de calidad del aire comprimido, el aumento de las solicitudes de ensayos y los requisitos de los clientes en cuanto a la disponibilidad de instalaciones de ensayo, TNO decidió que era el momento adecuado para actualizar el sistema de aire comprimido.
Como primer paso, Festo llevó a cabo una auditoría previa. Koen Leeflang es un auditor certificado con amplia experiencia en la inspección y mejora de sistemas completos de aire comprimido: “Realizamos este tipo de auditorías periódicamente en empresas para hacer un inventario completo del sistema de aire comprimido. Esto se lleva a cabo de conformidad con la norma ISO 11011, lo que nos proporciona un excelente punto de partida para determinar dónde es necesario introducir cambios. Para los clientes que solicitan una ampliación de la capacidad, esto no siempre implica añadir un compresor. A veces, la solución pasa por reorganizar las tuberías, utilizar tuberías más grandes u otra solución ingeniosa que evite tener que realizar grandes inversiones. Además, podemos proponer medidas de ahorro energético en prácticamente todos los casos”.
Para TNO, la cuestión era un poco más complicada. Por un lado, se quería mejorar la calidad del aire comprimido y, por otro, era necesario ampliar la capacidad. Sin embargo, la auditoría previa reveló que no todos los usuarios necesitan aire comprimido de la máxima calidad. Por lo tanto, resultaría innecesariamente costoso construir un sistema de aire comprimido completamente nuevo para suministrar aire comprimido muy seco a todos los usuarios.
Grupo de proyecto
La auditoría previa y los requisitos de TNO exigían una modificación importante del sistema de aire comprimido. Era fundamental crear un grupo de trabajo formado por TNO, Festo y Royal HaskoningDHV. Esta última estuvo representada por Annelies Hemmer, directora de proyectos para la construcción o remodelación de los laboratorios de TNO en Delft. “En este tipo de proyectos, mis responsabilidades incluyen la elaboración del plan del proyecto y los presupuestos correspondientes, así como la evaluación de su viabilidad”. “Para ello, la colaboración con Festo y TNO ha sido de gran valor”.
Y añade: “En esta colaboración, Festo elabora la propuesta técnica para las modificaciones y ampliaciones del sistema de aire comprimido”. TNO debe evaluar si esto realmente produce el resultado deseado, y yo analizo la viabilidad financiera de la propuesta partiendo de esta base. Una vez alcanzado un acuerdo, Royal HaskoningDHV pone en marcha la ejecución del proyecto y, en colaboración con el cliente, selecciona a los subcontratistas y proveedores. Por ejemplo, Festo suministró accesorios específicos y diversos instrumentos, mientras que los secadores de aire se adquirieron a un especialista en este tipo de equipos.
Redundancia a nivel del compresor
La propuesta de Festo se centró en un sistema de aire comprimido de dos niveles. De este modo, el primer sistema suministra aire comprimido de muy alta calidad (en seco) (clase 2.1.1 según la norma ISO 8573-1:2010). El segundo suministra aire comprimido de calidad normal (clase 2.4.1 según la norma ISO 8573-1:2010) a través de su propia tubería independiente. Una característica especial es que entre estos dos sistemas se ha instalado una denominada “válvula de emergencia” que permite conectarlos cuando sea necesario. Evita que las pruebas fallen o tengan que interrumpirse temporalmente si existe el riesgo de que la presión del sistema de aire comprimido sea demasiado baja (por ejemplo, debido a un número excesivo de usuarios).
Capacidad y calidad
Para aumentar tanto la capacidad como la calidad, se incorporaron un compresor y un nuevo secador a los tres compresores ya existentes. Koen Leeflang: “Empezando por lo segundo: el nuevo secador es un secador de adsorción especial con el que se puede alcanzar un punto de rocío a presión inferior a -70 °C. Este punto de rocío a presión se supervisa mediante un sensor integrado en el secador y, además, a través de un sensor de punto de rocío a presión situado en la línea de descarga. Esto, junto con el nuevo compresor, proporciona el aire comprimido extremadamente seco necesario para presurizar los depósitos de vacío. Para los demás usuarios, que disponen de suficiente aire comprimido estándar, hay un cuarto compresor disponible. De este modo, los compresores funcionan en modo redundante, lo que permite a TNO ofrecer a sus clientes la máxima disponibilidad de sus sistemas.
Teun Brussee: “Esta configuración garantiza que se disponga del aire comprimido de la calidad adecuada en el lugar adecuado y que no se consuma energía innecesaria para generar aire comprimido de alta calidad en lugares donde no se necesita”. Es posible reducir aún más el consumo de energía bajando las presiones de 9 - 10 bar que utilizamos actualmente. Por ejemplo, a 7,5 bar. “Si resulta que esto también es suficiente, podemos dar aquí un paso más para ahorrar energía”.
Cooperación
El sistema funciona ahora a plena satisfacción de todos los usuarios. Al hacerlo, las tres partes hacen balance con satisfacción de algo más que una buena colaboración. Teun Brussee: “Gracias a los conocimientos y al entusiasmo inquebrantable de Koen, hemos dado con una solución que responde a todas nuestras necesidades: ahora contamos con más capacidad, mayor fiabilidad y la calidad de aire comprimido que buscábamos”. Todo ello con un consumo energético eficiente. Es estupendo que las partes puedan colaborar así.