Actuar hoy como uno sólo para afrontar los desafíos de la energía del mañana

Como especialista en desarrollo sostenible y la producción de energías renovables, la empresa francesa Pienergies ha apoyado a sus clientes en sus transiciones de energía desde hace más de veinte años. Sus actividades se concentran en la realización de microcentrales hidroeléctricas y proyectos fotovoltaicos al desarrollar el control y el mando y al diseñar las turbinas.

La elección de desarrollar microcentrales hidroeléctricas estuvo originalmente motivada por razones técnicas y ambientales relacionadas con la posición de la empresa en la región francesa de Auvernia-Ródano-Alpes; las microcentrales hidroeléctricas siguen el curso natural del agua y se asientan en las orillas de los ríos, sin necesidad del daño ambiental provocado por la creación de lagos artificiales que generalmente son necesarios como parte de la construcción de las presas hidroeléctricas.

Logísticamente, el proceso de construcción de estas microcentrales de energía también es más ligero y son mucho menos costosas y, en general, con más respeto al paisaje y a la vida local, lo cual representa una perspectiva aún más ecológica de una forma de generación de energía que ya se considera ‘verde’.

Desde 1999, la ubicación ideal de Pienergies en la región de Auvernia-Ródano-Alpes ha permitido a la empresa desarrollar su experiencia en la generación de energía hidroeléctrica, al apoyar a las empresas ya instaladas cerca de los cursos de agua locales, lo que ha generado rápidamente una demanda de generación de energía adicional.

La atención de la empresa se ha ampliado gradualmente para abarcar otras energías ‘verdes’ de forma más general, y sus actividades se dividen ahora del siguiente modo: casi la mitad se dedica a la producción de centrales hidroeléctricas y paneles fotovoltaicos, el 30 % a la gestión de estas energías, el 18 % a proyectos de automatización y el resto a la instalación de estaciones de carga para vehículos eléctricos.

La fortaleza de la empresa radica en su versatilidad y experiencia técnica, que la definen como un verdadero especialista en el campo de la energía sostenible. “Nuestra visión es la competencia técnica por encima de todo,” explica Kevin Moland, Director General de Pienergies. “Esto es lo que queremos desarrollar, especialmente en Europa. Apoyar y supervisar a los clientes, incluido el mantenimiento, en diferentes etapas de nuestros proyectos, es una de nuestras principales competencias.”

Es en este plano general que Pienergies y Hexagon colaboran, a través del desarrollo, producción y funcionamiento de turbinas Pelton, esenciales para el buen funcionamiento de centrales hidroeléctricas. Las ruedas Pelton – como también se les puede llamar – son ruedas de cazoleta que se activan por el chorro de agua que reciben. Son responsables de dar el primer paso crucial para llevar la energía cinética del mundo natural al sistema artificial que puede transformar esa energía en energía útil.

Su diseño es muy complejo debido a que debe considerar todos los parámetros del contacto del agua con las cazoletas de la turbina, así como la ubicación de la central hidroeléctrica. Tomar en cuenta el flujo lateral del agua sobre las partes cóncavas de las cazoletas, cuyo flujo debe tener la menor velocidad residual posible, es un parámetro de diseño crucial. Todo esto significa que cada microcentral hidroeléctrica que fabrica Pienergies requiere una rueda Pelton completamente a medida y diseñada para su situación altamente específica.

Se trata de un caso de uso ideal para la gama completa de soluciones de fabricación de Hexagon, desde software de diseño, ingeniería y fabricación hasta software y hardware de inspección. Pienergies busca optimizar la producción de sus microcentrales hidroeléctricas al diseñar una ‘biblioteca digital’ y un único flujo de producción inteligente basado en la gama de soluciones integrales de Hexagon.

Rigor al servicio de las energías renovables

El proceso de diseño de Hexagon comienza con el uso de equipos de metrología portátil combinados con software de ingeniería inversa e inspección.

El Absolute Scanner AS1 se utiliza para una rápida digitalización y una precisión sin igual – hasta 1.2 millones de puntos de medición de alta calidad capturados por segundo. El escáner se instala en un brazo de medición portátil Absolute Arm de 7 ejes que ofrece un sistema de coordenadas de referencia único para los datos de escaneo obtenidos y tiene la versatilidad y solidez para funcionar en condiciones de medición atípicas – incluso en un entorno muy húmedo, como el que se encuentra naturalmente en la industria microhidroeléctrica, el Absolute Arm conserva su precisión y fiabilidad gracias a su construcción con clasificación IP54.

Precisamente por este motivo, Pienergies decidió recurrir a Hexagon. Sus ruedas Pelton pueden pesar hasta 1400 kilogramos, lo cual significa que la medición en la instalación y bajo las condiciones desafiantes de una microcentral hidroeléctrica es una exigencia obligatoria de la aplicación.

Una vez obtenidos todos los datos de medición necesarios, el software de Hexagon entra en acción. La fase de ingeniería inversa inteligente comienza con el uso de los paquetes de software REcreate y DESIGNER, los cuales generan un modelo CAD detallado de la rueda medida. Posteriormente, este modelo se convierte en el centro de la fase de simulación de diseño inteligente del proceso, con el objetivo de optimizar el rendimiento de la rueda Pelton.

El software de dinámica de fluidos computacional Cradle scFlow ejecutará simulaciones basadas en el modelo CAD en condiciones reales de funcionamiento para asegurar que el prototipo satisface las expectativas de eficiencia.

Con un nuevo diseño obtenido con el uso de cálculos efectuados por Cradle para actualizar el modelo digital realizado por REcreate y DESIGNER, el modelo se transfiere al software Simufact Additive para generar un primer prototipo digital.

Un elemento clave de Simufact Additive es su capacidad para predecir posibles distorsiones y tensiones residuales en el proceso de fabricación. Una vez validado el prototipo, es posible comenzar con la producción de rueda Pelton recién optimizada. La producción se apoya en ESPRIT, ls solución CAM que utiliza el gemelo digital de la máquina para simplificar el proceso de programación y garantizar un código ISO listo para utilizar.

Además de ESPRIT, NCSIMUL, la solución de simulación realista de máquinas NC, permitirá simular, comprobar, optimizar y revisar los programas de mecanizado generados por ESPRIT, basados en las características reales de la máquina NC.

En el centro de mecanizado, también es posible utilizar una gran parte de la gama de hardware y software de Hexagon, especialmente en lo que se refiera a técnicas de palpado, para programación y comprobación previa. Por ejemplo, su ajustador de herramientas permite ajustar la longitud y el diámetro y el software HxGN NC Server ofrece acceso a un tablero de inspección directamente en el centro de mecanizado sin desmontar la pieza.

Una vez que las ruedas Pelton están fabricadas y listas para su uso, sus piezas se desmontan y se inspeccionan nuevamente para su validación y digitalización mediante el dúo Absolute Scanner AS1 y Absolute Arm, en combinación con el software de inspección y de fácil uso Inspire.

Durante el proceso de producción y post producción, es igualmente importante garantizar que se cumple la intención del diseño. Lo anterior incluye supervisar la calidad de la fabricación, lo cual puede efectuarse con el software Q-DAS eMMA para analizar el seguimiento de los lotes y su cumplimiento. Al utilizar HxGN Metrology Reporting los datos de la inspección estarán disponibles para diferentes perfiles simultáneamente, simplificando la validación final y el proceso de generación de informes.

Finalmente, para las microcentrales hidoreléctricas con ruedas Pelton de hasta cinco metros de diámetro – más allá  del fácil alcance de un brazo de medición portátil – es posible utilizar el láser tracker Leica Absolute Tracker AT500 y su accesorio de palpado manual e inalámbrico B-Probeplus para las necesidades de inspección. El software ESPRIT se utiliza para la reparación híbrida y la reproducción de piezas.

Yendo aún más lejos, el láser tracker de escaneo directo Leica Absolute Tracker ATS600 también permite escanear el entorno mecánico de toda la planta en cualquier etapa de la instalación, todo sin necesidad de cualquier tipo de señal de medición en el punto de medición.

“Hexagon trabaja con nosotros en todas las fases del proyecto,” explica Moland. “Desde el diseño, hasta el análisis de fluidos, el escaneo de nuestras piezas y el mantenimiento. La experiencia de Hexagon es lo que nos permite ofrecer los servicios técnicos específicos necesarios.”

Así como los clientes de Pienergies saben que pueden confiar en su socio sin duda alguna, el grupo ha establecido lazos estrechos con Hexagon por las mismas razones. “Cuando se trata de la instalación de nuevas microcentrales hidroeléctricas y reparaciones, la producción es la clave,” explica Moland. “Se necesita capacidad de respuesta, competencia y pragmatismo, especialmente cuando se trata de reparaciones. Hexagon trabaja de forma parecida a Pienergies en la forma que lleva a cabo nuestros proyectos, y ambas empresas comparten el mismo ADN.”

Una estrecha colaboración en cada etapa

“Tenemos una larga relación con Hexagon – ya más de 12 años – y nos apoyan en todo tipo de proyectos, incluyendo ingeniería civil, control y mando, gestión de proyectos, estudios de viabilidad en el extranjero y mucho más.”

Se trata de ofrecer un complemento a la energía nuclear y el petróleo y de posicionarnos en la actual transición energética. “Durante los últimos treinta años, hemos podido comprobar que todos los actores, especialmente los políticos, avanzan en la dirección correcta. A nuestra escala, nuestra flota ofrece un 100% de energía renovable. Tanto más cuanto que tenemos los medios para ofrecer una fuente de energía local y viable.”

Las ambiciones de Pienergies son consolidar su presencia en la región del Ródano-Alpes, en Francia continental y en sus territorios de ultramar, pero también abrirse internacionalmente, con especial atención a Sudáfrica, Europa del Este y Latinoamérica. Con la gama completa de soluciones de Hexagon, tienen la base para hacer eso y mucho más.