Viessmann ha creado un sistema de bomba de calor a través de la planificación digital
- El mercado de las bombas de calor está en expansión y los fabricantes de todo el mundo invierten en plantas de producción automatizadas.
- Viessmann emplea tecnologías digitales para optimizar el proceso de fabricación en su nueva fábrica inteligente de Polonia, que empezará a fabricar bombas de calor en otoño de 2023.
- La planificación digital para el proyecto de fábrica inteligente de Viessmann será un referente para la construcción de futuras fábricas de producción.
Las ventas de bombas de calor han crecido de forma exponencial en los últimos años. El diario de negocios alemán Handelsblatt habla incluso de “la década de las bombas de calor” y considera que sus fabricantes son arduos defensores de la transición hacia las energías renovables.
El aumento del uso de esta tecnología se perfilaba desde hace ya mucho tiempo y las cifras lo demuestran. En 2021 se instalaron en Alemania 154 000 bombas de calor y tan solo un año después el total fue de 236 000. Cabe señalar que, si bien la tasa de crecimiento en los Estados Unidos se sitúa por detrás de Alemania, sus ventas superaron por primera vez los cuatro millones de unidades en 2022, posicionándose por encima de los hornos o estufas de gas. España puede ser un país clave para cumplir los objetivos de la Unión Europea de llegar a 60 millones de bombas de calor para 2030.
La asociación alemana de bombas de calor Bundesverband Wärmepumpe e.V. prevé que a partir de 2024 se instalarán en el país 500 000 bombas al año y que la cifra total en uso aumentará de un millón cuatrocientas mil unidades hasta seis millones en 2030.
La empresa estadounidense Viessmann, con presencia internacional y especializada en calefacción y aire acondicionado, tiene su sede en Allendorf, una ciudad del centro de Alemania. Actualmente se encuentra invirtiendo 1000 millones de euros (unos 1080 millones de dólares) en tecnología de calefacción ecológica para los próximos tres años. Un quinto de esta cantidad, es decir, 200 millones de euros, se utilizará para construir un nuevo centro de producción de 50 000 metros cuadrados en la ciudad polaca de Legnica, situada a un poco más de 80 kilómetros de la frontera. Viessmann tiene la intención de apoyar la independencia geopolítica de Europa y jugar un papel clave en la lucha contra el cambio climático y la dependencia de combustibles fósiles. En mayo de 2022 la empresa informó de que antes de que comenzara la guerra de Ucrania la demanda para bombas de calor había subido en un 41 %, lo que supuso una cifra de ventas récord en 2021.
La situación política actual y los esfuerzos del Gobierno alemán para ser independiente del aprovisionamiento del gas ruso harán que suban más aún las ventas. Viessmann se está preparando para un aumento en la demanda y por ello está ampliando enormemente su capacidad de producción de bombas de calor. El año pasado duplicó el número de trabajadores en esta unidad de negocios.
La producción en Legnica comenzará menos de dos años después de que se desarrollaran los planes iniciales y algo más de un año tras el inicio de las obras en el verano de 2022. Norbert Schmidt, antiguo experto digital de fábrica en Viessmann, comenta: “No podría haberse hecho sin planificación digital”. Aunque jubilado desde 2021, Schmidt sigue asesorando a la empresa en el uso de ingeniería industrial, por lo que aún puede transmitir sus muchos años de experiencia.
La planificación digital de fábricas permite acelerar la producción
El diseño conceptual de la fábrica de Polonia empezó en septiembre de 2021 y la fase de diseño detallado, un año más tarde. Schmidt comenta: “Después pormenorizamos las tareas concretas a realizar en las distintas partes del edificio”.
Los futuros trabajos que llevan a cabo los distintos profesionales de la construcción se unen en un modelo general de planificación en 3D que emplea para ello Autodesk BIM 360 basado en la nube. Mediante una única fuente de verdad es posible mejorar la coordinación y asegurar que todas las personas implicadas puedan acceder a planos actualizados. Viessmann asume la dirección la fábrica, y la planificación general corre a cargo de la sucursal polaca de Bilfinger Tebodin. La coordinación y la gestión de modelado para información de la construcción (BIM) están en manos de E3D-Ingenieure, una empresa de ingeniería basada en Aquisgrán, en el oeste de Alemania. Las distintas responsabilidades han sido separadas para que las tareas BIM, según Schmidt, “puedan llevarse a cabo de forma aparte, al margen de aquellas que corresponden a los distintos ámbitos de la construcción”.
Navisworks, de Autodesk, se emplea para verificar el modelo y poner en marcha la herramienta de detección clave de discrepancias y asegurar así que el trabajo en la obra avanza sin problemas. Schmidt comenta: “Los proyectos de construcción tradicionales solían requerir muchos ajustes antes de poder determinar lo que no iba bien y la forma de solucionarlo. Hemos sido capaces de reducir, y a veces incluso evitar, dichos problemas antes de que ni siquiera hayan empezado las obras”.
Parte de las máquinas y de los equipos se instalan durante la fase final de construcción, lo que permite que en la planta se empiecen a fabricar bombas de calor en cuanto la obra está terminada. Dado que todas las empresas implicadas tienen acceso a planos actualizados en todo momento, los socios del proyecto, tales como Schnepf Planungsgruppe Energietechnik (proveedor de instalaciones MEP) y Jungheinrich (proveedor de tecnología de estanterías elevadas y cintas transportadoras), pueden planificar en una fase temprana y empezar a prefabricar las piezas y el equipo de producción.
Un modelo para las fábricas del futuro
Schmidt comenta que la planificación digital de fábrica para la planta de Legnica (es la primera vez que se hace un uso tan generalizado de esta modalidad) podría servir como modelo para la construcción de fábricas futuras y ser un proyecto estrella en la aplicación de múltiples tecnologías digitales. Además, el uso de tecnología por parte de Viessmann no se limita a BIM, puesto que se emplearon tanto Autodesk Revit como AutoCAD para la planificación de arquitectura, y también otras tecnologías dirigidas a la automatización y mejora de los procesos de producción, ensamblaje y logística durante el periodo de puesta en marcha.
La producción modular aporta flexibilidad, y el alto nivel de automatización permite aumentar la producción. Unity AG, situada en la ciudad de Hamburgo, al norte de Alemania, utiliza Autodesk Inventor para planificar todos los procesos de fábrica que operarán una vez esté construida.
El gemelo digital es también clave para cumplir con los objetivos de sostenibilidad y para conseguir que la fábrica sea neutra en carbono. Este modelo digital integral hace uso de las características del edificio para calcular por adelantado el consumo total de la fábrica y las emisiones. Según advierte Schmidt, “la legislación polaca estipula que estos valores deben determinarse antes de que concluya la fase de construcción”.
Transferencia interna de conocimiento digital
Schmidt indica que la construcción juega un papel importante en la propagación y en la aceptación del uso de herramientas digitales. Después de haber acumulado mucha experiencia en el ámbito de todo lo que ofrecen las herramientas digitales, se muestra satisfecho porque el sector de construcción de fábricas se haya decantado finalmente por la vía digital.
Schmidt comenta: “La realidad extendida, ya sea aumentada, mixta o virtual, es una herramienta visionaria. También lo son el escaneo láser y la visualización en 3D”, y añade que el éxito del proyecto se debe en parte al “compromiso y al entusiasmo” que el personal de Viessmann ha mostrado ante estas oportunidades. El empleo del modelado digital para construir plantas de producción, así como la planificación digital de fábricas para sus necesidades en materia de fabricación, asegura una coordinación sin trabas. Schmidt afirma que la nueva fábrica en Legnica es un proyecto ejemplar en términos de planificación integrada de fábricas y que ahora estamos viendo claramente que se materializa esta convergencia entre la arquitectura y la fabricación.
Hacer que siga vivo el gemelo digital
La planificación digital no concluye cuando la fábrica empieza a producir. Viessmann tiene previsto convertir el modelo de fábrica en un gemelo digital que pueda emplearse para la gestión de las instalaciones con ayuda computacional, lo que permitirá hacer reparaciones de forma eficiente. Estos datos podrán incluso anticipar que una máquina puede dejar de funcionar y permitirá tomar medidas preventivas. Schmidt lo tiene claro: “Seguiremos dando información al gemelo digital y haremos que siga operando para poder continuar beneficiándonos incluso cuando la fábrica ya esté produciendo”.