Pictures of the Future

www.siemens.com/pof
Pictures of the Future
Revista de Investigación e Innovación
Soluciones
para el Mundo
del Mañana
Producción
e Innovación
Maximizando
la Eficiencia
Hacia dónde
va la Movilidad
Cómo se están fusionando
los mundos digital, virtual
y real
Haciendo mejor uso
de todo tipo de recursos
Por carretera o por tren,
en el aire o en el agua –
la eficiencia es la norma
Pictures of the Future | Editorial
El Dr. Wolfang Heuring
dirige el Centro de Investigación
y Tecnología Corporativa de Siemens
Aumentando la Eficiencia
de la Producción, Satisfaciendo
al mismo tiempo las Demandas
Individuales de los clientes
Exactamente hace 100 años, en 1913,
Henry Ford introdujo la producción en línea
de ensamblaje para la fabricación de los carros Modelo T. Esto redujo el precio del "tin
Lizzie" en casi un 60%, y sentó las bases
para la producción en masa de automóviles. Al hacerlo, Ford firmó la sentencia de
muerte de una tradición que había durado
miles de años. Hasta que esta innovación
hizo su aparición, cada vez que la gente tenía que fabricar cosas, estos objetos eran
formados exclusivamente por las destrezas
de un artesano o de un artista. Pero una
vez la producción de las 15 millones de unidades del Modelo T empezó, esa tradición
se acabó. Los productos manufacturados se
volvieron intercambiables. Una frase que es
Portada: un láser controlado por
computador funde piezas nuevas a partir
de un polvo metálico, en una tecnología
en desarrollo conocida como "producción
aditiva". Acercándose ahora al punto de
aplicación industrial, la tecnología podría
abrirle las puertas a la producción local de
piezas hechas a la medida. Si desea más
información, vea la p. 31.
2
frecuentemente acotada dentro de este contexto fue escrita por el propio Henry Ford en
su autobiografía. En el capítulo llamado "El
Secreto de la Producción", él escribió: "Cualquier cliente puede ordenar pintar su carro
del color que quiera, siempre y cuando éste
sea negro". La mayoría de los carros producidos por Ford en ese momento estaban disponibles sólo en negro.
En la era de la producción en masa automatizada de hoy, esas limitaciones ya no existen. Si tenemos en cuenta todos los colores y
tipos de equipos especiales con que se cuenta
hoy, los clientes que compran carros pueden
escoger entre millones de variables. Sin embargo, la contradicción entre la productividad
y la flexibilidad todavía existe; de hecho, parece casi imposible de resolver. Si queremos
abordar los deseos individuales de los clientes, tan flexiblemente como podamos, es difícil tener un proceso de producción extremadamente eficiente y económico. En vista de
esto, ¿cómo podría lucir el futuro de la producción? Este es el tema general de una sección de esta edición de Pictures of The Future
(pp. 10-43). Esa es la razón por la cual, hoy
nos estamos enfrentando a una nueva transformación de los procesos de producción. En
Alemania este desarrollo está conectado con
la iniciativa Industria 4.0 (p. 19); en otros países, se utiliza el concepto de "producción
avanzada". Estos dos conceptos hacen referencia a la próxima generación de los procesos de producción, los cuales están basados
en la combinación inteligente del software
con sensores, procesadores y la tecnología de
comunicaciones, para enlazar los mundos digital, virtual y real en la producción.
La meta es utilizar la tecnología de la información para enlazar, sin problemas, la cadena de valor completamente; desde el diseño y el desarrollo del producto hasta el
proceso de producción, el mantenimiento y
el servicio. Siemens será un importante pionero en estos procesos de producción flexibles, gracias a su liderazgo en la tecnología
de automatización y a las soluciones de software relacionadas en áreas como el manejo
del ciclo de vida del producto.
Un sinnúmero de proyectos, incluidos algunos realizados con fabricantes como Ford
(p. 18), están produciendo hoy aumentos
considerables en la eficiencia. Los costos, al
igual que el uso de los recursos y de la energía, están siendo reducidos, mientras que la
calidad está aumentando. Y este desarrollo
va a ir incluso más lejos; desde vehículos diseñados en un proceso de "co-creación" a nivel mundial, realizado por miles de entusiastas, (p. 15) hasta la producción aditiva (p.
31). En el último proceso, los investigadores
de Siemens están utilizando lásers para soldar el polvo metálico en piezas altamente
complejas. El proceso, que es controlado directamente por datos de computador, es
ideal para la producción de piezas de repuesto en el sitio –o por demanda, por así
decirlo– entre otros artículos.
La eficiencia es el tema central de esta edición de Pictures of the Future. En la sección titulada "Maximizando la Eficiencia" (pp. 4675), el enfoque está, no sólo en la producción
sino también, en cómo las plantas de energía
pueden aumentar su producción a través de
la modernización y cómo las redes de energía
y las ciudades pueden ser diseñadas para que
sean más sostenibles. La sección "Hacia dónde va la Movilidad" (pp. 80-113) busca la eficiencia de los sistemas de transporte que operan en el agua, en la tierra y en el aire. Los
temas abordados en esta sección fluctúan entre los barcos y buses operados eléctricamente, a la cuestión de cómo los sistemas de tráfico innovadores y los servicios de telemática
inteligentes pueden mejorar la movilidad dentro de las ciudades. Después de todo, incluso
los mejores y más individualizados vehículos
no serán muy útiles si se quedan atascados en
un trancón de tráfico.
Pictures of the Future
Pictures of the Future | Contenido
Producción
e Innovación
Maximizando
la Eficiencia
Hacia dónde
va la Movilidad
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Escenario 2060
Economía Subterránea
Tendencias
Forjando una Revolución
Software
Revolucionando el Motor de la Creatividad
Entrevista con John B. Rogers
Vía Rápida hacia el Mundo Físico
Industria 4.0
Fábricas Auto-Organizables
Adquisiciones
El Software de Simulación es la Clave
Entrevista con el Prof. Michael Zäh
Cuando los Humanos y los Robots
Trabajan Mano a Mano
Entrevista con el Prof. Dieter Spath
Los Beneficios del Trabajo Flexible
El Trabajo en las Fábricas del Mañana
Estaciones de Trabajo Personalizadas
Energía Eólica
Un Nuevo Giro en la Producción
Ciencia de Materiales
Materia Fundamental
Fusión Láser
De Polvos a Piezas Terminadas
Servicio
Información por Demanda
Seguridad de la TI
Si las Tuberías Pudieran Hablar
Hechos y Pronósticos
Renacimiento en la Producción
Biominería
Mineros Microscópicos
Materiales
Por Qué el Reciclaje Vence a la Disposición
Procesamiento de la Leche
La Mina de Oro de la India
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Escenario 2040
El Gurú de la Eficiencia
Tendencias
Ciudades: Donde Comienzan las Soluciones
Turbinas de Gas
Desarrollo Justo a Tiempo
Modernización de las Plantas
de Energía
Cómo Aumentar la Eficiencia
y las Utilidades
Desconexión Automática de la Carga
¿Equilibrio o Apagón?
Energía Eólica en Turquía
Viento Fresco desde una Tierra Ancestral
Hechos y Pronósticos
A Medida que la Demanda de Energía
Aumenta, las Ganancias en Eficiencia
están Creciendo
Plantas de Energía de Ciclo Combinado
Disparadas por la Eficiencia
Sistemas de Transmisión
La India se Conecta a un Futuro Eficiente
Capital de Riesgo
Llevando las Nuevas Empresas al Estrellato
La Competencia de Decatlón Solar
El Sol Llega a Casa
Utilización de Materiales
La Clave para Reducir Costos
Manejo de la Energía
Más con Menos
Subastas Electrónicas
A la Una, a las Dos… Vendido!
Ciudades Neutras en CO2
Rumbo a Cero
Entrevista con el Alcalde Parks Tau
La Visión Sostenible de Johannesburgo
Distancia en el Tren Subterráneo
Seguridad en la Misma Longitud de Onda
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Secciones
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Tomas Cortas
Noticias de los Laboratorios Siemens
Investigación en Skolkovo
El “Silicon Valley” de Rusia
Puesta en Escena en el Bolshoi
Gran Teatro
Aceleradores de Partículas
Surfeando en Microondas
Qatar
La "Perla del Desierto" ahora es Verde
Pictures of the Future
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Investigación del Alzheimer
en Colombia
Pueblo del Olvido
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123
Escenario 2050
Carrera contra el Tiempo
Tendencias
Hacia el Transporte Sostenible
El Metro de Londres
Viajando en el Tubo a Través del Tiempo
Entrevista con Isabel Dedring
Austeridad: Ayudando a Impulsar
la Eficiencia
Logística Urbana
Entregando Mejores Ciudades
TI del Servicio Ferroviario
Optimización Colaborativa
Aeropuertos
Sistemas Inteligentes: Listos para Volar
Hechos y Pronósticos
Alcanzando los Límites de la Movilidad
Estambul
Combatiendo el Caos
Entrevista con Mehmet Cahit Turhan
Método Global para el Manejo del Tráfico
El Metro de Santo Domingo
Conexión Caribeña
Transporte Público en Asia
Un Cuento de Dos Ciudades
Entrevista con Robin Chase
y Holger Dalkmann
Lo Que Se Necesita: Soluciones Integrales
para las Ciudades
Tiquetes Electrónicos
Solución en una Sola Parada
Sistemas Telemáticos
El Pasajero Perfecto
Buses Eléctricos
Recargando el Futuro
Motores Eléctricos
Más Kilovatios por Kilogramo
Barcos Eléctricos
Estableciendo el Curso para un
Transporte Libre de Carbono
Buques Contenedores
Una Nueva Ola de Eficiencia
Retroalimentación
Avances
Sección nacional
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116
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Energy | Interconexiones: autopistas energéticas para una verdadera matriz energética
eficiente y sostenible
Healthcare | Los retos del Alzheimer
Industry | Hacia una industria 4.0
Infrastructure & Cities | Siemens Rail Automation: una unión para el éxito
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Pictures of the Future | Tomas Cortas
El primer trabajo del Sea Installer
es instalar turbinas eólicas en el
mar en el Reino Unido.
Investigación de
Materiales para
Energía baja en CO2
La Iniciativa de Investigación Industrial de
Materiales de Energía (EMIRI), a nivel europeo, realiza investigación en materiales para soluciones energéticas de baja emisión de CO2. Siemens, en cabeza de su departamento de
Corporate Technology (CT), fue el cofundador de
la iniciativa, la cual tiene ahora casi 40 miembros. La EMIRI fue lanzada por compañías industriales europeas. Sus objetivos son consolidar
aún más las destrezas y la experticia de los institutos de investigación y de las compañías indus-
Un gran Paso en la
energía eólica en el mar
A comienzos de enero de 2013, lo que parecía ser una criatura enorme fue
vista frente a la costa Británica: el Sea Installer. Con aproximadamente 132 metros de longitud y 39 metros de ancho, el gran buque puede operar en profundidades de hasta 45 metros, independientemente de los niveles de agua o de la composición del lecho marino, y es capaz de transportar hasta 10 turbinas eólicas
simultáneamente. Siemens Industry equipó el Sea Installer con un sistema de motores eléctricos diésel, que conserva el combustible y reduce las emisiones contaminantes. El barco consigue la estabilidad que necesita para instalar las turbinas
eólicas, parándose en el lecho marino con piernas que tienen más de 80 metros de
longitud. Su grúa principal puede levantar más de 800 toneladas métricas.
El Sea Installer probó su funcionalidad en su primera asignación, instalando dos
turbinas eólicas de seis megavatios de Siemens en el parque eólico Gunfleet Sands
III, que está ubicado frente a la costa de Essex. La nueva tecnología del barco permitió a los ingenieros completar la instalación de las dos turbinas en un tiempo récord de menos de 24 horas. DONG Energy ha ordenado ya 300 de las nuevas turbinas de seis megavatios sin engranajes para el Gunfleet Sands III. Estas unidades
serán puestas a prueba en el proyecto Gunfleet Sands, donde la producción a gran
escala está programada para iniciarse en el 2014.
El Sea Installer fue construido en Nantong, China. El equipo fue cargado a bordo
en Esbjerg, Dinamarca. Siemens tiene una participación del 49% en A2SEA, la compañía que construyó el Sea Installer. DONG Energy mantiene el 51% restante. Los
rotores y las turbinas utilizadas en los parques eólicos en el mar, están siendo más
grandes y más poderosos porque hay necesidad de reducir el costo de generar
electricidad a partir de la energía eólica. Para conseguir esta meta, la producción, instalación y operación de las
turbinas deberán ser lo más eficientes
posibles. El Sea Installer puede ayudar
a esto también. Fue diseñado específicamente para la instalación de importantes plantas de energía eólica en el
mar, en aguas profundas.
4
Muchas tecnologías se benefician de los
nuevos materiales.
triales de Europa, e implementar los resultados
de la investigación en aplicaciones industriales.
"La iniciativa está diseñada para aumentar la
conciencia, en la Comisión Europea y los estados
miembros de la UE, de la relevancia de la investigación de materiales para la creación de aplicaciones de energía vanguardista y amigable con
el medio ambiente", dice el Dr. Ulrich Bast de la
unidad de Tecnología de Materiales de Siemens
Corporate Technology. La meta de los investigadores de CT es respaldar y salvaguardar el desarrollo adicional de tecnologías cruzadas de materiales, las cuales son relevantes para varias de
las unidades de negocios de la compañía. Los temas abordados por la EMIRI abarcan, por lo
tanto, todo; desde la producción de electricidad
con bajo dióxido de carbono, el almacenamiento
y transporte de la energía, hasta las diversas formas de conservación, para reducir la demanda.
Pictures of the Future
Pictures of the Future | Tomas Cortas
Aprovechando la Energía
de las Corrientes Mareales,
con Rotores Más Grandes
Un Nuevo Elevador
para la Estatua
de la Libertad
La Estatua de la Libertad se ha mantenido en lo
alto de Liberty Island, en el Puerto de Nueva York,
desde 1886 cuando empezó a recibir visitantes e inmigrantes de todas partes del mundo. Sin embargo,
La Estatua está entrada en años. Esa es la razón por la
cual el gobierno de EE.UU. decidió invertir $27 millones para restaurarla, con ocasión de su cumpleaños
número 125. El elevador de emergencia, de 30 años,
de la estatua fue actualizado en línea con las normas
del siglo XXI. El programa de modernización incluía el
uso de una solución de software de Siemens conocida como Totally Integrated Automation Portal. El
software le permitió a Tower Elevator Systems Inc.
planear e instalar sistemas de automatización energéticamente eficientes. Tower Elevator Systems pudo
adaptar el software existente de los elevadores para
que satisficiera los requerimientos de la estatua. El
nuevo elevador no será utilizado por el público general, sino por el personal de servicio y rescate. Como
resultado, los bomberos o los médicos podrán subir
hasta la corona de la
estatua rápidamente,
si es necesario. El elevador es una unidad
personalizada diferente a cualquier otra
en el mundo. Sus sistemas de seguridad integrados garantizan que
operará confiablemente en cualquier
emergencia concebible
– una característica
Siemens ha ayudado a
fundamental en una
realizar los trabajos de
estatua que recibe cuarestauración interna de La
tro millones de visitanEstatua de la Libertad.
tes cada año.
Pictures of the Future
Desde el 2008, la planta de energía de corrientes mareales SeaGen, en Strangford
Lough, Irlanda del Norte, ha estado distribuyendo una capacidad instalada de 1.2
megavatios (MW) – suficiente electricidad para 1,500 hogares (Pictures of the Future, Primavera 2011, p. 29). En el futuro, un nuevo modelo distribuirá un mayor
rendimiento a menor costo, gracias a la optimización de su construcción. Cinco de
estas turbinas, cada una con una capacidad instalada de 2 MW, van a entrar en
servicio en una planta de energía al frente de la costa del norte de Gales en el
2015, que abastecerá a cerca de 10,000 hogares con energía renovable. La diferencia más importante en la nueva planta son los rotores, los cuales son ahora un
25% más grandes – 20 metros de diámetro – y, al igual que la turbina eólica, tienen tres hojas cada uno, en vez de dos.
La ventaja del nuevo diseño es la mejor
distribución de la presión de corriente,
lo cual reduce el desgaste y aumenta la
vida útil de la turbina. Los expertos esperan índices de crecimiento anual de
dos dígitos para este sector, hasta el
2020. Según los estimativos, el potencial global de generación de energía
derivado de plantas de energía de corriente mareal es aproximadamente de
800 teravatios hora al año, lo que coInspección de los rotores existentes, en Irlanda
rresponde al 3-4% de la demanda de
del Norte.
electricidad global.
Conectarse a un Modelo Más
Eficiente de Producción de Baterías
Los expertos consideran que la
demanda de baterías de iones de litio
grandes, las cuales se pueden utilizar
como dispositivos de almacenamiento
de energía – especialmente para aplicaciones de movilidad eléctrica – aumentará en el futuro. La tecnología de
automatización de Siemens permitirá
a los fabricantes de baterías reducir
sus costos de producción y aumentar
la productividad. Para esto, Siemens
ha consolidado su experiencia y
know-how en producción de dispositi- La automatización podría reducir el costo
de las baterías de iones de litio
vos de almacenamiento de energía y
en el campo de los sistemas de automatización y control. Junto con el Instituto
de Tecnología Karlsruhe (KIT), la compañía planea ofrecer soluciones para mejorar los procesos de producción utilizados por los fabricantes de baterías. En un
acuerdo de cooperación firmado recientemente, KIT y Siemens concretaron planes para colaborar en el concepto de un sistema integrado de control y monitoreo de la producción para toda la maquinaria, en una planta de producción de baterías. El objetivo es desarrollar un sistema de control primario que ofrecerá
monitoreo en línea de todos los procesos, por medio de un computador central.
El sistema va a ser instalado en la planta de producción de celdas de iones de litio
de KIT, en algún momento de este año – donde será capaz de demostrar sus
beneficios, en términos de calidad del producto y de reducción de costos.
5
Pictures of the Future | Investigación en Rusia
Skolkovo es la respuesta de Rusia a Silicon Valley. El nuevo Centro de Innovación
de Skolkovo se está construyendo en un sitio
de 380 hectáreas cerca de Moscú. El gobierno ruso está respaldando el proyecto
con cerca de €3 billones en financiación (ver
Pictures of the Future, Primavera 2011, p.
74). Los científicos rusos que tienen una excelente reputación en los campos de matemáticas y física, trabajarán aquí con colegas
de todo el mundo en sistemas de TI, eficiencia energética, tecnología médica y nuclear,
y sistemas aeroespaciales. Compañías extranjeras y empresas de reciente creación en
el centro gozarán del estado de exención de
impuestos hasta por 10 años, mientras incorporan rápidamente el conocimiento que
adquieran sobre los nuevos productos y servicios. La Fundación Skolkovo, liderada por
Viktor Vekselberg, cubrirá hasta el 50% de
los costos de proyectos individuales.
tes, probablemente no se terminarán hasta el
2015. Sin embargo, el símbolo comercial del
centro, el Hipercubo (ver foto abajo), fue oficialmente abierto en septiembre de 2012. El
edificio futurista, diseñado por el arquitecto
Boris Bernaskoni, alberga un centro de conferencias, empresas de reciente creación y oficinas para compañías socias como Siemens,
IBM y Cisco.
La estructura cuenta con tecnología verde; incluye celdas solares que cubren una parte de
la demanda de electricidad del edificio. El
agua es suministrada por aguas lluvias y un
pozo artesanal. La calefacción proviene de un
sistema de distrito y de 13 perforaciones,
equipadas con bombas que extraen calor de
fuentes geotérmicas. Las ventanas grandes y
los ductos de luz garantizan el uso mínimo de
luz artificial, lo cual es inusual en Rusia, donde
ventanas pequeñas son normalmente instala-
El Centro de Innovación de Skolkovo será una
ciudad modelo en medio ambiente. Por ejemplo, no se le permitirá el acceso a ningún vehículo con motores de combustión. Los residentes y los visitantes se movilizarán a pie, en
bicicleta o en vehículos eléctricos. Estos vehículos – así como el Hipercubo, que cuenta
con soluciones de distribución de energía de
alta tecnología, de Siemens – formarán parte
de la primera red inteligente de Rusia. "Siemens ha concebido la red inteligente que planea construir en los próximos años", dice Averianov. "Involucra una red de energía de alta,
media y baja tensión – todas suministradas
por una sola fuente".
Para garantizar el suministro confiable de
electricidad para todos los residentes y compañías en el futuro, dos subestaciones transformadoras de Siemens serán instaladas a finales del 2013. Cada una tendrá una
El Motor de la
Innovación
Skolkovo, la nueva ciudad de investigación cerca de Moscú, será
pronto el hogar de un centro de investigación y desarrollo de
Siemens. Aquí, la compañía no sólo desarrollará nuevas
tecnologías, sino que ayudará también a convertir al propio
Skolkovo en un modelo de eficiencia energética.
Siemens entró en una sociedad estratégica
con Skolkovo en el 2010 y planea invertir
cerca de €40 millones en un centro de investigación y desarrollo en este centro de Skolkovo
que empleará cerca de 150 científicos. "Siemens fue la primera compañía internacional
que decidió establecer un centro de desarrollo
aquí", dice Alexander Averianov, el Gerente de
Proyectos de Siemens para Skolkovo. "Queremos realizar proyectos en prácticamente las
cinco áreas claves de Skolkovo, especialmente
en eficiencia energética, tecnología de información y medicina nuclear". Los investigadores de Siemens están trabajando con científicos rusos y alemanes en el desarrollo de
nuevos generadores de microondas (ver p. 8).
En otras palabras, Skolkovo se está convirtiendo en una realidad – aun cuando las excavadoras y las grúas todavía están presentes en
el sitio. La nueva universidad, el parque industrial, los edificios de oficinas y las instalaciones
para acomodar huéspedes y a 21,000 residen-
6
das en los edificios, con el fin de prevenir la
pérdida de calor. Sin embargo, el Hipercubo
tiene convectores que crean una cortina aislada de calor, la cual es estabilizada por vidrios
de triple panel.
El Hipercubo es controlado por un sistema de
automatización de edificios, de Siemens, que
regula las unidades de control climático, la iluminación y la distribución de la electricidad. El
objetivo aquí es hacer al Hipercubo lo más
económico, ecológico, ergonómico y eficiente
energéticamente posible. El edificio será uno
de los primeros en Rusia en recibir la certificación LEED (Liderazgo en Energía y Diseño Medioambiental) del U.S. Green Building Council. Siemens contribuyó también en la
llamativa fachada del Hipercubo, que tiene un
"muro multimedia" de 250 metros cuadrados,
que exhibe películas promocionales de Skolkovo. La unidad está equipada con cerca de
60,000 LEDs con tres tonos, de la subsidiaria
Traxon Technologies, de Osram.
capacidad de 63 megavatios. "Las subestaciones serán construidas totalmente subterráneas, algo que también es nuevo en Rusia",
dice Averianov. Siemens instalará allí su última generación de líneas de transmisión aisladas con gas, la cual puede transportar con
seguridad una gran cantidad de electricidad
subterránea, con bajas pérdidas. Gracias a sus
recubrimientos de aluminio, los campos magnéticos asociados son débiles.
"Skolkovo creará un ambiente en el cual las
ideas serán transformadas en nuevos productos innovadores", dice Averianov. En otras palabras, será la sede perfecta de la cuarta conferencia Diálogos del Futuro, que será
organizada por Siemens y la Sociedad Max
Planck en Rusia este año. El evento tendrá lugar en el Hipercubo el 9 y 10 de abril de 2013.
Las discusiones entre científicos, economistas y
funcionarios del gobierno de todo el mundo se
centrarán en el tema: "Motor de Innovación –
de la Ciencia a las Soluciones". Christian Buck
Pictures of the Future
Pictures of the Future | Puesta en Escena en el Bolshoi
Después de 150 años, ya era hora para la
renovación completa -con el escenario y la
tecnología de construcción de Siemens.
El Gran
Teatro
Como ninguna otra
institución, el Teatro Bolshoi
en el corazón de Moscú es un
símbolo de la cultura rusa. El
teatro fue recientemente
restaurado. Soluciones de
Siemens ayudaron a convertir
el proyecto de restauración, de
seis años, en un éxito.
Primero, un breve carraspeo, luego una tos
ahogada y luego… todo está en silencio. La
cortina de terciopelo decorada de oro y carmesí es halada. Las bailarinas se deslizan bajo
la iluminación de un solo reflector. El "Lago de
los Cisnes", un ballet del compositor ruso
Tchaikovsky, está en el programa de esta noche. El acto se está presentando en uno de los
escenarios más famosos del mundo, el Teatro
Bolshoi, que fue abierto en Moscú en 1780.
Noche tras noche, estrellas de la ópera, del ballet y del teatro actúan en un escenario, frecuentemente visible para el mundo entero.
La palabra "Bolshoi" significa largo o grande, y
el teatro es de hecho una de las instalaciones
más grandes de su tipo en el mundo. Tiene
3,100 empleados – incluidos miembros de la
orquesta, bailarines, cantantes, actores y todos
los especialistas que trabajan detrás de escena.
El edificio alberga un escenario principal, un
escenario superior, un área tras bastidores y
tres estudios de ballet. En 1856 – bajo el Zar
Alexander II – el Bolshoi fue reconstruido completamente después de un incendio que consumió el edificio. "Sin embargo, el teatro no ha
sido restaurado en los últimos 150 años", dice
Katherina Novikova del Teatro Bolshoi. "Casi el
70% de las paredes exteriores de ladrillo se habían dilapidado, y algunas secciones estaban
incluso en peligro de colapsar". Esa fue la razón por la que en el 2005, el Ministerio de Cultura de la Federación Rusa dio el visto bueno
para iniciar la reconstrucción del teatro.
La restauración no alteró la atmósfera del siglo
XIX. "Era extremadamente importante para
nosotros poder preservar el carácter exclusivo
del edificio", explica Novikova.
Pictures of the Future
Pero, igualmente importante era el trabajo
realizado para mejorar la estabilidad de la
estructura. Originalmente, el teatro era soportado por vigas de roble; pero habían empezado a podrirse en el suelo pantanoso.
Los arquitectos, por lo tanto, crearon un espacio subterráneo amplio, tan grande como
todo el piso del edificio. Como resultado de
estas modificaciones, el edificio está ahora
anclado a roca sólida, cerca de 20 metros
por debajo de la superficie. "El teatro fue
equipado también con nuevos elevadores y
baños que son accesibles para discapacitados, y se adicionó espacio entre las filas de
sillas a nivel de la orquesta", dice Novikova.
El trabajo de restauración tomó seis años,
desde el 2005 hasta el 2011. Durante ese
tiempo, las instalaciones técnicas del auditorio y el escenario tuvieron que ser actualizadas también. La renovación técnica del teatro le fue confiada a Siemens. "Contamos
con mucha experiencia en esta área y hemos equipado teatros en todo el mundo
con tecnología innovadora", dice Dmitri
Podgorbunsky, responsable de los proyectos de baja y media tensión en el Sector de
Infrastructure & Cities de Siemens, en Rusia. "Por ejemplo, se han instalado soluciones de Siemens para la distribución ininterrumpida de energía en el Teatro alla Scala
en Milán, en el Teatro degli Arcimboldi de
Italia y en el Semperoper en Dresden; y
ahora se encuentran soluciones Siemens
también en el Teatro Bolshoi".
Estas instalaciones están basadas en el concepto de Energía de Siemens Totally Integrated Power (TIP). Los productos y siste-
mas en una instalación TIP están diseñados
para que trabajen conjuntamente, para que
la electricidad sea confiablemente distribuida desde la red hasta el usuario final.
Siemens instaló los transformadores y la
caja de distribución de baja y media tensión
en el Teatro Bolshoi, al igual que los componentes de la automatización, entre otros
equipos. Estas unidades son utilizadas para
levantar y bajar el escenario y para controlar la iluminación. Siemens instaló también
sistemas de ventilación controlados centralmente para el aire acondicionado y la calefacción. "Al instalar todos estos sistemas,
Siemens nos ha ayudado significativamente
a utilizar más eficientemente la energía y a
reducir nuestros costos de operación. Al
mismo tiempo, hemos tenido éxito en conservar el estilo de este edificio histórico,
aun cuando ha sido acondicionado con tecnología de última generación", dice Novikova. "En términos de cifras, nuestro cliente
podrá ahorrar un 30%, tanto en costos de
energía como en gastos operativos – sin tener que hacer ningún compromiso en términos de confort y confiabilidad del sistema", añade Podgorbunsky.
Entre tanto, las sillas de terciopelo del auditorio ya no serán ocupadas, porque la audiencia estará ovacionando entusiastamente a los actores de pie. Los pequeños
"cisnes" en zapatillas de punta se inclinan y
abandonan el escenario. La audiencia está
exaltada. Por hoy, la cortina del "gran teatro" de Moscú se cierra –pero gracias a las
amplias restauraciones, se levantará incontables veces, en el futuro.
Mirjam Blaum
7
Pictures of the Future | Aceleradores
Siemens está trabajando con
investigadores de Rusia y
Alemania en el desarrollo de
poderosos amplificadores de
microondas, hechos de carburo
de silicio. La tecnología podría
hacer a los aceleradores de
partículas del futuro, no sólo
más eficientes energéticamente
y confiables, sino también
menos costosos. Los resultados
de estas actividades de
exploración beneficiarán
también a la investigación
fundamental, al sector médico,
a la industria – y quizás, incluso
a los chefs en la cocina.
Surfeando
en Microondas
Los aceleradores de partículas son las
superestrellas de la ciencia. Los investigadores los han estado utilizando para descifrar la
estructura de la materia, para examinar las
fuerzas fundamentales de la naturaleza y
para recrear el nacimiento del universo. Sin
embargo, no todos los aceleradores de partículas son utilizados para la investigación fundamental. De hecho, la mayoría de los más
de 30,000 aceleradores del mundo son operados por técnicos médicos e ingenieros industriales. Sus aplicaciones involucradas son
variadas, e incluyen tratamiento de radiación
para pacientes con cáncer, la creación de radioisótopos con fines terapéuticos y procedimientos de imagenología, la esterilización de
alimentos y equipo médico, y la alteración de
las características de los plásticos. En otras
palabras, estos dispositivos aparentemente
exóticos, realmente desempeñan un papel
fundamental en la vida diaria – por lo cual es
muy importante reducir sus costos de producción y operación.
Investigadores de Siemens Corporate Technology (CT) están intentando conseguir estas re-
8
ducciones de los costos, en cooperación con
científicos de cuatro instituciones. Dos de ellas
están ubicadas en Rusia: el Instituto Budker de
Física Nuclear en Novosibirsk y el Instituto de
Física Teórica y Experimental de Moscú. Las
demás son instituciones alemanas: el Centro
Helmholtz GSI para la Investigación de Iones
Pesados en Darmstadt, y la Universidad Goethe de Frankfurt, en Main. Dentro de la estructura de la sociedad estratégica entre Siemens
y el nuevo Instituto Skolkovo de Ciencia y Tecnología, que está ubicado cerca de Moscú (p.
6), los participantes del proyecto están desarrollando un generador de alta frecuencia,
muy poderoso. Basado en los nuevos transistores de carburo de silicio, el generador hará
posible producir aceleradores de partículas extremadamente compactos, robustos y energéticamente eficientes. La cooperación con los
científicos rusos en este campo tiene mucho
sentido, porque Rusia ha ganado experiencia
con muchos aceleradores de partículas en las
últimas décadas. Adicionalmente, las ideas de
los científicos de este país han contribuido repetidamente al futuro desarrollo de la tecnología.
El actual trabajo de desarrollo conjunto, se
centra en los llamados "sistemas de accionamiento" del acelerador. Los aceleradores de
partículas generan campos eléctricos que
ejercen fuerzas poderosas sobre las partículas cargadas; como los electrones, iones y
protones, haciendo que se aceleren a altas
velocidades. La técnica de aceleración más
sencilla involucra producir voltaje de corriente directa entre dos electrodos; el campo
eléctrico resultante impulsa luego las partículas. "Este tipo de acelerador electrostático alcanza pronto sus límites, ya que cualquier
voltaje que exceda los 10 millones de voltios
causa descargas disruptivas eléctricas", dice
el Prof. Oliver Heid, un especialista en sistemas médicos e Innovador clave de Siemens.
Heid inició también el proyecto del acelerador y trabaja como científico asesor en el
Consejo de Skolkovo. "Para solucionar este
problema, los investigadores desarrollaron
alternativas que utilizan voltaje alterno".
La idea básica aquí es que en vez de hacer que
las partículas pasen a través de voltajes muy
altos una vez, deben por el contrario ser en-
Pictures of the Future
Pictures of the Future | Aceleradores
en una alternativa; un amplificador de alta frecuencia con elementos semiconductores,
desde el 2008. Hemos manejado una eficiencia de más del 70% con esta configuración.
Ese logro, más un sistema de alimentación de
energía menos complejo, reduce a la mitad
los costos de energía del acelerador de partículas". El amplificador de semiconductores
cuesta además casi la mitad de su homólogo
convencional.
Los transistores de carburo de silicio
(izquierda) con una producción de cinco
kilovatios tienen un área de superficie de sólo
seis milímetros cuadrados – que es ideal para
los aceleradores de partículas compactos y
energéticamente eficientes (derecha).
viadas a través de una serie de campos eléctricos más débiles y recolectar gradualmente
más y más energía. El problema es que
cuando una partícula es expuesta a un voltaje
de AC, normalmente no acelera sino que
vuela de ida y regreso. Los científicos, entonces, diseñaron su unidad de forma tal que las
partículas siempre "ven" solo la mitad de la
onda cuando pasan a través de los segmentos
individuales del acelerador. Esta media onda
les da un impulso fuerte en la misma dirección cada vez. Es como si estuvieran surfeando sobre una ola de aceleración. Conseguir
esta hazaña requiere de voltajes de AC extremadamente poderosos y de la frecuencia
más alta posible, porque dichas frecuencias
garantizan que los aceleradores funcionen
muy eficientemente.
Esto, a su vez, le impone un desafío gigante a
los sistemas electrónicos del acelerador. "Los
tubos de vacío previamente utilizados aquí –
por ejemplo, tríodos y klistrones – tienen una
eficiencia máxima de sólo el 60%, dice Heid,
Profesor Visitante del Departamento de Física
de la Universidad de Oxford, en Inglaterra.
"Adicionalmente, suministrar los altos voltajes
que necesitan es un proceso complejo. Esa es
la razón por la cual hemos estado trabajando
Pictures of the Future
Pionero en Carburo de Silicio. En el corazón de la nueva tecnología de conducción directa de estado sólido, están los transistores
hechos de carburo de silicio (SiC). Los electrones pueden moverse dentro de este material
semiconductor más libremente que en el silicio convencional. Como resultado, los transistores de SiC pueden operar en frecuencias
hasta 10 veces más altas – en el rango de varios cientos de megahercios (MHz). El término
"microonda" se utiliza para frecuencias de 300
MHz y superiores. "Los transistores de SiC son
también mejores conductores de calor, lo que
significa que pueden soportar niveles de producción más altos", dice Heid. "Siemens fue
uno de los pioneros de la tecnología de transistores de carburo de silicio, que está ahora a
punto de disparar una revolución en el campo
de la electrónica". Los componentes ágiles
son también diminutos. Por ejemplo, un transistor de SiC, con una producción de cinco kilovatios, tiene un área de apenas seis milímetros cuadrados. Un tubo de vacío con una
producción similar tendría un volumen de
aproximadamente 10 litros.
Con el fin de conseguir una producción aún
mayor, los investigadores combinaron ocho
transistores en una tarjeta y pudieron generar
25 kilovatios a 324 MHz. Pero no es suficiente
para un acelerador de partículas, que requiere
de una producción dentro del rango de megavatios. Los investigadores han montado por lo
tanto varias de sus tarjetas de circuitos en un
componente en forma de cilindro; la unidad
completa luce como el rotor de una turbina de
color verde cobre. Cada módulo montado
aporta a la energía recolectada a través del
anillo de cobre, y la producción total es de
160 kilovatios.
El siguiente paso es combinar 128 tarjetas de
circuitos con una producción de 25 kilovatios
cada una, lo que producirá como resultado
aproximadamente tres megavatios de energía a 324 MHz – y colocará la tecnología de
SiC dentro del rango de producción de los
aceleradores científicos de partículas. Los
aceleradores utilizados en aplicaciones médi-
cas y técnicas sólo requieren entre 10 y 100
kilovatios. Junto con el nivel relativamente
bajo de complejidad involucrado, este enlace
de muchos amplificadores pequeños ofrece
también otro beneficio importante: si uno de
los amplificadores falla, el acelerador continuará operando. En contraste, una unidad
convencional se apagará completamente si
un tubo de vacío falla. "Los problemas asociados con los tubos y su suministro de energía están entre las causas más frecuentes de
apagones del acelerador de partículas", dice
Heid. "Nuestra solución, por otra parte, hace
posible reemplazar una pieza defectuosa, incluso mientras el acelerador está en funcionamiento – y los usuarios no notan nada".
Producción Escalable. La nueva tecnología
está ayudando a los investigadores de Siemens y a sus socios rusos y alemanes a introducir estándares que reducirán el costo de los
sistemas de conducción para los aceleradores
de partículas. "Queremos separar la generación de frecuencias altas, del diseño real de
los aceleradores", dice Heid. "Esa es la razón
por la que estamos desarrollando un rango
completo de centros de control electrónico estandarizados, para que alberguen a nuestros
nuevos amplificadores en Skolkovo. Estos gabinetes se pueden combinar en cualquier
forma deseada. En otras palabras, no existen
límites para las producciones que podamos
conseguir". El voltaje de AC de alta frecuencia
se puede luego transmitir a través de cables
gruesos, con un diámetro de 30 centímetros,
a todos los tipos de aceleradores – casi en la
misma forma como un amplificador estéreo
puede enviar su señal a parlantes construidos
por cualquier fabricante.
El primer prototipo del centro de control está
programado para ser terminado antes de que
se acabe este año. Este desarrollo podría ser
de interés en el futuro para instalaciones científicas como la Organización Europea de Investigación Nuclear (CERN). Podría también
atraer la atención de empresas interesadas en
separar el petróleo de las arenas petrolíferas
utilizando microondas, o de firmas que produzcan aceleradores de partículas para aplicaciones médicas. "Nuestra tecnología le abre
nuevas posibilidades a las aplicaciones diarias", dice Heid. "Por ejemplo, una versión pequeña de nuestro generador de alta frecuencia se podría instalar en los hornos
microondas del hogar. Aquí, produciría varios
cientos de vatios a 2.4 GHz, más efectivamente que los magnetrones de hoy. Y además, ocuparía mucho menos espacio".
Christian Buck
9
Destacados
15
Revolucionando el Motor
de la Creatividad
Cada vez más, la fabricación y la innovación no comienzan en las fábricas sino en el software. El uso de la
co-creación en Local Motors para
desarrollar su Rally Fighter es un
ejemplo puntual. Y en Ford, el software avanzado ha abierto la puerta
para mantener los carros tan actualizados como los teléfonos celulares.
19
Fábricas Auto-Organizables
En los ambientes de producción del
futuro, la combinación de software,
sensores y comunicaciones – antes
conocidos como sistemas ciberfísicos – hará posible que las comunidades de máquinas, productos no
terminados y cadenas de suministro
completas se organicen por su propia cuenta. Páginas 19, 36
31
De Polvos a Piezas
Una tecnología denominada "producción aditiva" se está aproximando al punto de la aplicación industrial, y pronto podría liderar la
producción local de piezas hechas a
la medida, a partir de polvos de metales y cerámica.
39
Por Qué el Reciclaje Vence
al Desecho
Los aparatos eléctricos desechados
pueden contener oro, plata y paladio. Con esto en mente, Siemens
está desarrollando sistemas automatizados para reciclar motores
eléctricos y fibras de carbono, y está
teniendo en cuenta el reciclaje, incluso en la etapa temprana de diseño del producto.
2060
En 50 años, muchas fábricas serán subterráneas, no
estarán al alcance de la vista y serán totalmente automatizadas. Miles de humanos
competirán en un medio ambiente de cocreación a nivel mundial por premios en
efectivo por optimizar procesos especializados en dichas instalaciones. Cuando Ambrose Turner, un especialista en la fabricación de aspas para turbinas, regresó a la
vida después de 40 años en un coma inducido, visita su fábrica y descubre el nuevo
mundo de la automatización, y tiene un encuentro aterrador con un sistema de seguridad biónico…
10
Cuarenta años
después de un
accidente casi
mortal, un ingeniero
de aspas para
turbinas descubre
las extraordinarias
formas en las que ha
cambiado la
producción.
Fue como experimentar la muerte. Lo último que recuerdo fue a un camión saliéndose
de control en una carretera helada cuando se
abalanzó sobre mí, el chillido de múltiples alarmas de los sistemas de seguridad y el pensamiento de que esto no podía estar pasando –
no con todas las opciones de orientación automatizadas, la tecnología sin conductor, los
programas predictivos de carga de las carreteras, … Ok, eso fue en el 2020, y entonces se
me fueron las luces.
Por treinta y nueve años estuve muerto
para el mundo; obviamente suspendido en un
panorama sin futuro, automatizado, financiado por políticas de aseguramiento de un
coma inducido; yo…un fabricante de aspas
Pictures of the Future
Economía
Subterránea
para turbinas, de 35 años de edad, soltero y
sin hijos. Adiós muchachos!
Y luego, un día llegó la tecnología que me
traería de regreso – y fue aplicada. Pude sentirme nadando contra la corriente como si
saliera de un pozo sin fondo. Mis ojos se
abrieron. Doctores andróginos nadaban en
mi vista. "Sr. Turner… Ambrose… ¿cómo se
siente? estaban diciendo. Ellos explicaron las
técnicas de regeneración de órganos que habían restablecido las funciones normales, los
andamios de regeneración ósea en vivo,
sembrados con células madre que habían
devuelto el movimiento y la fuerza, la microarquitectura de esto y aquello. Ellos seguían
y seguían.
Pictures of the Future
Producción e Innovación | Escenario 2060
Grandioso, dije para mis adentros. Pero lo
que quiero saber es puntual – cosas como aspas de turbinas, metales, revestimientos, técnicas de fabricación… y de Giuseppe, mi viejo
compadre del departamento de diseño. ¿Qué
diablos le ha pasado en los últimos 39 años? El
debería estar rondando los 70 años en este
momento – casi en la edad de retiro, según la
información de "resocialización" con la que me
bombardearon en el hospital.
"Vamos a salir por buena conducta, ¿cierto?
Giuseppe me sonrió irónicamente y me golpeó en la espalda cuando nos encontramos
hace dos semanas. Era una hermosa mañana
primaveral e íbamos camino al sitio de nuestra
planta de producción, atravesando la campiña
escocesa. Cuán prístino y sin manchas industriales es el paisaje, pensaba mientras nuestro
vehículo se deslizaba por la autopista, sorprendentemente vacía y apagada en nuestra salida. Pocos momentos después, fuimos empujados a lo que podría haber sido una gran área
de picnic. Una voz desde el tablero anunciaba
"acceso concedido", después de lo cual, el vehículo rodó hacia delante y se parqueó.
"¿Por qué nos detenemos aquí?" pregunté,
mirando alrededor las colinas de suave pendiente salpicadas de ovejas pastando, liebres y
ocasionalmente un ciervo. El lugar me recordaba uno de los zoológicos safari "sin jaulas",
como el que había visitado en San Diego,
cuando era niño y un babuino repentina-
11
Producción e Innovación | Escenario 2060
mente se me abalanzó. "Ya verás", dijo Zeppy,
como solía llamarlo. Salimos del carro y caminamos a través de la recortada hierba salvaje, espantando corrillos de conejos.
Después de unos pocos metros llegamos
a uno de los varios montículos pastosos que
sobresalían del campo. Todavía no tenía ni
idea de lo que estaba pasando. Pero entonces Zeppy se agachó y colocó su palma sobre la superficie redonda. Para mi sorpresa,
el montículo se volvió transparente. Repentinamente, me di cuenta de que estábamos
en el borde de una burbuja gigante, muy
baja, mirando un mundo de actividad frenética. "¡Bienvenido a nuestra nueva fábrica!"
anunció Zeppy. "Entró en servicio hace pocos años – '54 creo".
Me debió haber visto tan atónito que
Zeppy añadió, "Oh, lo siento, viejo amigo. Se
me había olvidado explicarte. Estas burbujas
– son duras como el acero, pero se tornan
transparentes para el personal autorizado.
Todo, basado en la biométrica – en este caso
una capa electroforética incorporada que
identifica las huellas digitales y las firmas
genéticas. Las burbujas permiten la inspección puntual de las áreas clave – si alguien
se molesta en venir aquí, así es".
Me paré junto a Zeppy y eché un vistazo
a la instalación cavernosa. "Quieres decir
que esto es? pregunté. "¿El centro de producción de nuestras aspas para turbinas?"
"Sí señor!" dijo Zeppy, con algo de orgullo en
su voz. "Acres y acres de ello bajo estos campos hermosos". "¿Y los trabajadores?" pregunté, acordándome de hace 40 años, de
Linda, la maravillosa jefe de producción que
se había vinculado a la compañía justo antes
de mi accidente. "¿Las oficinas? ¿Los parqueaderos? ¿Dónde están todos?".
"Vamos amigo", dijo Zeppy. "Tenemos
cientos de trabajadores. Pero no verás a muchos de ellos por aquí. La mayoría hacen su
trabajo en la casa. Lo mismo está pasando
en nuestras compañías. El resultado es –
como lo viste – carreteras vacías, más espacio abierto y más vida salvaje. Tenemos grupos de todo el mundo compitiendo entre sí
por nuestro negocio. Lo llamamos co-creación. Ellos trabajan en contratos que cubren
todo, desde la dinámica de partículas dispersas en el campo, refinadas para las superficies de las aspas, hasta la logística optimizada, la hiper-percepción de la comunidad
de sensores de los robots, pronóstico del
servicio, seguridad integrada; lo que sea, lo
estamos haciendo!".
"Ahora estás hablando, amigo", dije, empezando finalmente a recrear la imagen de
lo que había ocurrido hacía tantos años.
12
Producción e Innovación | Tendencias
"Echemos un vistazo por aquí, por ejemplo", Zeppy continuó. Y señaló un área directamente debajo de nosotros donde una serie de máquinas transparentes estaban
conectadas por lo que parecía un tubo brillante de energía pura. "Lo que estás
viendo", dijo él, "es la forma como alimentamos, por así decirlo, el esqueleto de cada
aspa. Empezamos con un núcleo preformado, hecho en otra parte de la planta, para
garantizar la integridad estructural. Luego,
en una serie de pasos, nanopartículas de cerámica, metal y carbono son atomizadas digitalmente sobre el núcleo. Es similar a los
procesos de impresión en 3D en los que estábamos trabajando antes de tu accidente,
pero miles de veces más precisos – y sin esfuerzo para individualizarlos a las necesidades del cliente. El resultado es una estructura atómica cristalina, resistente a la
abrasión, que es grandiosa para quemar el
gas de hidrógeno puro producido por los
electrolizadores de energía eólica y solar.
"Y hasta que la famosa economía de hidrógeno finalmente llegó!", exclamé.
"Exactamente", dijo Zeppy. "Y nuestra
tecnología de fabricación de aspas a alta
temperatura lo hizo posible. Pero aún hay
más", añadió. "Durante este proceso, sensores microscópicos son incorporados con láser a las aspas, permitiendo que cada una
entregue información continua sobre su
condición, durante su vida útil. Finalmente,
para evitar micro deformaciones y la contaminación de los materiales, las aspas pasan
de una máquina a otra, no en una banda
transportadora, sino en un campo magnético poderoso que funciona también como
un sistema de inspección continuo".
"Estoy empezando a ver la luz", dije. "Pero
¿cómo las piezas y los productos entran y salen?". "Casi todo es subterráneo", dijo Zeppy.
"Los materiales son canalizados. Estamos hablando de polvos muy especializados. Los productos terminados son transportados a través
de tuberías neumáticas hasta un centro de
distribución. Naturalmente, creo, hay una entrada de servicio para las entregas como…".
Al notar un movimiento, miramos hacia
arriba. Sólo a unos cuantos metros estaba
parado un gran lobo gris, sus afilados dientes blancos relucían en el sol mañanero. Me
quedé congelado del susto. "No se preocupe", dijo Zeppy. "Es sólo uno de nuestros
sistemas de seguridad biónicos. El me reconoce". "¿Y a mí?" pregunté, mientras un gruñido espeluznante empezó a salir de la garganta de la bestia. "Ese podría ser un
problema", dijo Zeppy.
Arthur F. Pease
Forjando
La producción está siendo
revolucionada. Herramientas
de software estandarizadas
están preparando el escenario
para la creación de productos
de tercerización masiva. La
producción aditiva está
haciendo posible fabricar
piezas y productos
individualizados, al costo de
sus homólogos producidos en
masa. Júntelos y el resultado
será la nueva visión del
desarrollo, la fabricación y la
distribución de los productos.
Pictures of the Future
Producción e Innovación | Tendencias
El software está cambiando radicalmente las
formas en que los productos son planeados,
una Revolución
¿Cómo serán los productos concebidos y fabricados dentro de cincuenta años? ¿Nacerán en
medioambientes de "tercerización masiva", en
los cuales grupos de seres humanos, remotos,
competirán entre sí por producir diseños digitales optimizados? ¿Serán fabricados en redes automatizadas subterráneas, por máquinas que
utilizan mezclas de polvos especializados para
imprimir en 3D todo; desde autopartes personalizadas hasta aspas para turbinas? Aunque algunos elementos de esta visión podrían parecer
una locura, gran parte de la tecnología descrita
en nuestro Escenario (ver página 10) ya está
siendo desarrollada, evaluada y, en algunos casos, incluso lanzada.
El viaje que nos ha llevado de la fabricación
manual, pasando por la producción en masa industrial y las revoluciones de la tecnología de la
información, nos está impulsando un paso adelante – hacia la nueva visión de la producción,
que el gobierno y los círculos industriales alemanes han denominado "Industria 4.0" (ver página 19). La clave para esto es la integración del
software, los sensores y las comunicaciones en
los denominados sistemas ciber-físicos. Es allí –
en la intersección de los mundos virtual y real
– donde, hasta un grado de crecimiento constante, las cosas que fabricamos están siendo
concebidas, refinadas, evaluadas y diseñadas.
Pictures of the Future
La prueba final es el explorador Mars Curiosity
de la NASA, cuya totalidad, incluido su sistema
de aterrizaje, fue desarrollado y evaluado utilizando el software de diseño y simulación de
Siemens (ver Pictures of the Future, Otoño
2012, página 55).
Nuevo Modelo de Producción. Más cerca de
casa, en las afueras de Phoenix, Arizona, una
empresa de reciente creación llamada Local
Motors utiliza una versión más sencilla del
mismo software para diseñar carros, que algunos dirían están tan fuera de este mundo como
la misión Curiosity. En un proceso que Local
Motors denomina "co-creación", – conocido
también como "tercerización masiva" – el software le permite a los entusiastas publicar el diseño de una pieza, al que otros usuarios en la
comunidad mundial pueden acceder a través
de un navegador, verla en 3D, tomar medidas,
y hacer comentarios, ofreciendo así un nuevo
modelo y una nueva metodología de innovación, y acelerar ampliamente el proceso de traducir las ideas en productos industriales (ver
página 15).
Tan potencialmente poderosa es la tercerización masiva como vehículo para acelerar la innovación, la competitividad y la reducción de los
costos, que la DARPA – Agencia de Proyectos de
simulados, evaluados y producidos.
Investigación Avanzada de Defensa – está examinando si se puede utilizar para reversar el
costo en espiral de los sistemas militares. "La
idea es hacer lo que la industria de semiconductores hizo cuando el diseño del chip fue desacoplado de la producción de computadores – estandarizar y automatizar los elementos del
proceso de diseño a través de niveles más altos
de abstracción, para que una gama amplia de
partes pueda contribuir", dice el Dr. Lee Ng, Director de Tecnología Empresarial del Centro de
Tecnología para los Negocios (TTB) de Siemens,
en Berkeley, California.
Con esto en mente, la DARPA ha financiado
el desarrollo de herramientas de software de
fuente abierta, que ahora están siendo compartidas por una comunidad de diseño lineal.
"Estas herramientas democratizarán el diseño",
añade Ng. "Permitirán que múltiples partes
participen en el proceso de diseño para satisfacer los requerimientos del producto, y esencialmente harán posible comparar manzanas y
naranjas de una manera consistente. Cuando
esto se logre, nacerá un concepto nuevo y crucial: la certificación matemática de productos
digitales". La idea, explica ella, es que los productos se deberán comportar en el mundo real
según lo especificado en el mundo virtual, de
manera exacta.
13
Producción e Innovación | Tendencias
Otra tendencia que está cambiando potencialmente el juego es la evolución de la producción aditiva, desde la impresión de plásticos
simples hasta los metales de alto rendimiento.
Un ejemplo, es la impresión láser tridimensional o la estéreolitografía (ver página 31). Aquí,
la idea es pasar directamente de los modelos
digitales a las piezas terminadas en un proceso
que involucra la atomización automatizada de
polvos metálicos o cerámicos especializados
sobre un sustrato, fundiendo a la vez el material con un láser de alta potencia, creando con
ello un objeto 3D, capa por capa. "Al enlazar la
tercerización masiva, la certificación del producto digital y la producción aditiva", dice Ng,
"la compañía podría transferir los modelos digitales terminados a máquinas controladas numéricamente por computador (CNC) en todo
consorcio de organizaciones públicas y privadas
diseñado para aumentar la competitividad de
la fabricación local.
En un proceso que se asemeja mucho a la
producción aditiva, los investigadores de Siemens han desarrollado un software que reconoce y localiza micro grietas y cráteres en las
aspas de las turbinas usadas. La información es
luego utilizada para guiar un brazo robótico
que atomiza polvo metálico sobre las áreas dañadas, mientras que un láser funde el polvo,
pegando así la hoja (ver página 28). La técnica,
que ha sido evaluada en las plantas de fabricación de turbinas de Siemens en Berlín, está diseñada para permitir la reparación de las aspas
en el sitio. Entre tanto, la tecnología de unión
del metal relacionado, conocida como "atomización en frío" está en desarrollo en Siemens.
En el futuro, las empresas enviarán modelos digitales
completos a máquinas CNC de todo el mundo,
optimizando así la logística de producción.
de la planta de producción para la soldadura
de los componentes de los trenes, en una fábrica de Siemens en Krefeld, Alemania. Hasta
la fecha, 15 fábricas de todo el mundo han sido
remodeladas o diseñadas desde la base, empleando la tecnología IntuPlan.
Una vez una fábrica bien planeada esté instalada y operando, los sistemas de automatización deberán trabajar sin problemas (ver página 42), las estaciones de trabajo y las tareas
se podrán personalizar (ver página 23), las redes de sensores y las infraestructuras inalámbricas necesitarán protegerse contra los piratas
informáticos (ver página 35), y el personal de
servicio tendrá que ser capaz de realizar las tareas lo más rápidamente posible. Esto último,
sin embargo, podría requerir de ayudas de navegación especializadas.
Esa es la idea detrás de una tecnología que
está siendo desarrollada por Siemens Corporate
Technology en Princeton, Nueva Jersey (ver página 34). Allí, investigadores han desarrollado
una infraestructura de información basada en
En los medioambientes de la producción digital, cada paso, desde la simulación de los ensambles hasta las funciones de las máquinas de
producción y los robots, es evaluado.
el mundo, con lo cual se produciría una programación para determinar cuáles fábricas tienen
la capacidad de producir cuáles partes y en qué
tiempos". TTB de Siemens está explorando posibilidades en esta área con la ayuda de un sinnúmero de investigadores, empresas nuevas y
equipos Siemens.
La tecnología de producción aditiva, la cual
no produce casi ningún material de desecho,
podría abrirle la puerta a un modelo totalmente
nuevo de fabricación, en el cual las piezas y los
productos son producidos cuando y donde se
necesitan, reduciendo así la necesidad de producción en masa, de almacenamiento y de distribución; llevando a la vez la producción más
cerca del usuario. Tan profunda es la relevancia
económica potencial de esta tecnología que el
15 de agosto de 2012, la Casa Blanca anunció
el lanzamiento del Instituto Nacional de Innovación en Producción Aditiva (National Additive
Manufacturing Innovation Institute -NAMII), un
14
Esta involucra el bombardeo de un área dañada con nanopartículas metálicas, que son
atomizadas a tan alta velocidad que se crea
una soldadura virtual. La técnica está diseñada
para evitar el riesgo de deformación, asociado
a los métodos basados en el calor.
Fábricas de Computadores. Naturalmente,
Siemens está no sólo involucrado en el diseño,
la construcción y el servicio de los productos,
sino también en la planeación de las plantas
de producción en sí. Con la perspectiva de acelerar este proceso, investigadores de Siemens
Corporate Technology han desarrollado IntuPlan (Planeación Intuitiva del Diseño), una tecnología que crea un puente entre los mundos
real y virtual, al producir modelos físicos a escala real de las cadenas de producción y logística (ver Pictures of the Future, Primavera
2012, página 111). La tecnología fue recientemente empleada para planear la configuración
la nube, respaldada por uno de los enlaces de
datos más rápidos del mundo. Equipados con
gafas de datos o con un computador tableta, el
personal de servicio (o robots) ve direcciones superpuestas en el medio ambiente real (realidad
aumentada), ofreciendo así una guía inequívoca
para la localización de un objetivo.
Una vez allí, la misma infraestructura de datos puede ser utilizada por un técnico para ver
cada pieza dentro de una máquina o montaje,
acceder a su historia de servicio, ordenar y ayudar a instalar piezas de repuesto y, si es necesario, compartir imágenes en tiempo real con un
especialista fuera del sitio, para obtener ayuda
de expertos o con fines de entrenamiento.
Aunque el futuro a largo plazo de la producción sólo se puede hipotetizar, las tecnologías
descritas en esta sección de nuestra revista
ofrecen una perspectiva excitante de hacia
dónde probablemente nos dirigimos.
Arthur F. Pease
Pictures of the Future
Producción e Innovación | Software
El Rally Fighter es el resultado de miles de
entusiastas que están trabajando
conjuntamente en un medio ambiente de
co-creación, disperso por todo el mundo.
Revolucionando el Motor
de la Creatividad
Cada vez más, la producción no empieza en la fábrica, sino en un
computador. Independientemente de si se trata de un nuevo carro
deportivo diseñado por miles de entusiastas en un ambiente de
"co-creación", o de la organización de millones de líneas de códigos
detrás de la mayoría de innovaciones en los carros de una línea de
producción, el software es donde está la acción.
Al igual que Atenea, quien surgió de la frente
de Zeus, el Rally Fighter ha surgido de una
mente jupiteriana. En efecto, contrario a cualquier otro vehículo que exista sobre la Tierra, el
Fighter, un carro deportivo extravagantemente
agresivo de 6.2 litros y de 430 caballos de
fuerza, es el producto de una comunidad de
mentes humanas –miles de ellas. Su sede: el
mundo virtual. Su objetivo: transformar su visión del último guerrero legal sobre ruedas, en
las calles, en una realidad asequible.
En un parqueado, al frente de las oficinas
principales tipo hangar de Local Motors (LM),
se encuentra una empresa de reciente creación
y rápido crecimiento en las afueras arenosas del
sur de Phoenix Arizona, donde fue creado, el
Rally Fighter; el primer vehículo "diseñado en
comunidad". Conocida también como "tercerización masiva", el diseño comunitario puede
aprovechar el conocimiento y la creatividad de
vastos números de entusiastas, utilizando software de diseño asistido por computador (CAD).
Pictures of the Future
Adecuadamente manejado por un equipo local
de ingenieros y diseñadores, e incentivado con
premios en efectivo para los diseños ganadores, los participantes pueden trabajar individualmente o unirse en grupos competidores
centrados en subproyectos especializados. Así,
el proceso puede acelerar dramáticamente el
diseño y el desarrollo de un sistema complejo.
Fórmula Ganadora. Tan rápida y eficiente es
la fórmula de LM para traducir las ideas en productos industriales, que la compañía, que tiene
menos de seis años de existencia, se ganó un
contrato con la DARPA – la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa, que
hace parte de la oficina de la Secretaría de Defensa de EE.UU.
Impresionada con la forma como Local Motors había desarrollado el Rally Fighter, la DARPA
le pidió a la joven compañía que demostrara si
el diseño comunitario se podría utilizar para
ayudar a desarrollar un transportador militar li-
viano y verdaderamente asequible. La propuesta de LM fue el XC2V, el primer vehículo
apoya combates del mundo, derivado de la comunidad. "No sólo le demostramos a la DARPA
que el proyecto se podía ejecutar a tiempo y
dentro del presupuesto", dice John B. Rogers,
Presidente, CEO y Co-Fundador de Local Motors, "les presentamos un proceso por medio
del cual esto se podía realiza una y otra vez". El
vehículo está ahora en evaluación. (Para obtener más información, véase la entrevista de la
página 16).
Pero crear una pieza basada en el CAD en un
ambiente de co-creación global, es muy diferente a hacerlo dentro de una empresa, donde
todo el mundo está utilizando el mismo software. Un proyecto de LM, recientemente terminado para un fabricante de automóviles alemán
importante, por ejemplo, involucró el trabajo de
por lo menos 300 personas utilizando una amplia variedad de sistemas CAD y formatos de archivo. "Esas personas tenían que interactuar en-
15
Producción e Innovación | Software
tre ellas y con nosotros para obtener retroalimentación, en la medida en que desarrollaban
cada pieza", dice el Gerente de la Comunidad
de Ingeniería de LM Alex Fiechter. Para afinar el
proceso, LM adoptó el Software PLM de Siemens y su sólida plataforma CAD Solid Edge. "El
software tiene la capacidad única de importar
limpiamente muy diferentes formatos de archivo. Y en cuanto a la comunidad de trabajo
concierne", dice él, "ofrece más flexibilidad que
cualquier producto de la competencia".
Producción e Innovación | Entrevista
John B. Rogers, Jr. es el Presidente, CEO y Cofundador
de Local Motors, una empresa reciente, que utiliza la
"tercerización masiva" para
construir carros. Rogers trabajó por seis años en la Infantería de Marina de Estados
Unidos. Él ha trabajado como
asesor para McKinsey & Co.,
como analista de inversiones
en Ewing & Partners, y en
una empresa de reciente creación de dispositivos médicos
en China. Trabaja como Jefe
de Inversiones y director de la
Fundación RBR, una organización filantrópica. Es graduado
de la Escuela Woodrow Wilson de Relaciones Públicas e
Internacionales de la Universidad Princeton, y tiene un
MBA de la Escuela de Negocios de Harvard.
16
Una vez la comunidad ha finalizado el diseño de una pieza, es descargado en el chorro de agua de LM, una máquina creadora de
prototipos rápida y automatizada, que utiliza
sólo agua a alta presión y una sustancia abrasiva para cortar la pieza a partir de un bloque
de acero, el cual puede tener hasta nueve
pulgadas de espesor. "Para pasar de la idea a
la realidad, todo lo que se necesita es un diseño CAD en una barra de memoria", explica
Fiechter. "La pieza puede ser luego montada
en el vehículo prototipo y evaluada en el sitio".
Para hacer esta plataforma CAD asequible
para el usuario de LM promedio, Siemens desarrolló una versión del Solid Edge denominada
Design1, que esencialmente llena el espacio
entre las soluciones CAD gratuitas o de bajo
costo, con una funcionalidad limitada, y soluciones comerciales costosas totalmente funcionales. "El Design1 de Solid Edge es una solución
CAD única para los entusiastas de todo el
Su compañía ha creado el primer vehículo de producción de fuente abierta del
mundo – el Rally Fighter, y el primer vehículo “apoya combate” del mundo, derivado de la comunidad: el XC2V, el cual
está siendo evaluado. ¿Cómo le surgió la
idea de llevar la tercerización masiva a la
fabricación de vehículos?
Rogers: Los vehículos son sistemas complejos, que se caracterizan por tiempos prolongados para su desarrollo. La forma tradicional de
desarrollar un vehículo es conseguirse billones
de dólares, contratar a los mejores ingenieros,
construir una gran fábrica, y esperar que us-
usted tiene el potencial de agregar sólo las
personas correctas.
¿Qué motiva a los miembros de su comunidad a involucrarse?
Rogers: Dinero, reconocimiento, hoja de
vida, o simplemente el deseo de participar.
Clientes de camionetas como BMW y Peterbilt
vienen a nosotros. Ellos ofrecen premios en
dinero por un diseño que resuelva un problema. En principio, cualquiera que participe
en dicho proyecto puede hacer mucho dinero
por 3 o 4 semanas de trabajo. Incluso si su
idea no es seleccionada, usted tiene la oportu-
Co-Creación:
Vía Rápida al Mundo Físico
ted pueda vender el producto. Yo creo que ese
es un método de fuerza bruta. Con la tercerización masiva, por el contrario – lo que llamamos co-creación – usted se da cuenta que si
usted tiene un mejor manejo de lo que la
gente quiere y si usted tiene la forma de mantenerlos informados sobre los eventos, durante un periodo de desarrollo prolongado,
probablemente surgirá con un producto que
tenga un mayor nivel de aceptación.
¿Luego la co-creación se trata de aprovecharse de lo que los clientes realmente
quieren, sin mencionar la creatividad de
la comunidad?
Rogers: La mayoría de las personas asumen
que nosotros hacemos tercerización masiva
para conseguir ideas gratis. Primero que
todo, las ideas no son gratis. Pero lo más importante, la fuerza impulsora detrás de nuestro negocio es que los futuros clientes estén
involucrados en lo que estamos construyendo. Cuando usted tiene un equipo finito,
usted tiene una capacidad limitada. Pero
cuando usted tiene una comunidad gigante,
nidad de ser parte de la acción. Y algunos de
los premios son escalonados, lo que significa
que usted puede decir que estuvo entre los
participantes más importantes.
¿Cómo hizo Local Motors, que fue fundada hace apenas cinco años, para obtener un contrato de fabricar el prototipo
del XC2V?
Rogers: La razón es que un negocio no tradicional puede irrumpir en cualquier campo
donde existe una gran necesidad que no ha
sido satisfecha. No sólo le demostramos a la
– DARPA – que un transportador de tropa se
podía construir a tiempo y dentro del presupuesto, sino que demostramos cómo se
puede hacer una y otra vez.
¿De qué forma Siemens – en particular
el software de diseño asistido por computador (CAD) Solid Edge – ayudó a Local Motors a poner a trabajar la tercerización masiva?
Rogers: Hay cientos de productos en el mercado que hacen a la gente pensar que el CAD
Pictures of the Future
Producción e Innovación | Software
mundo que participan en la comunidad de diseño colaboracionista de Local Motors", dice
Karsten Newbury, vicepresidente senior y gerente general del Segmento Comercial de Software de Ingeniería Principal, de Siemens PLM
Software. "Por ejemplo", añade el CEO Rogers,
"Design1 le permite a los miembros de LM publicar un diseño, incluso una miniatura, pero al
mismo tiempo le permite a otros usuarios buscar esa imagen en un navegador y verla en 3D,
tomar medidas de ella, y luego hacer comenta-
rios al respecto. Por eso es una herramienta de
co-creación muy valiosa". Y es más, añade él,
"Design1 es tal, que cualquiera que lo haya descargado puede colaborar con personas que estén utilizando un software CAD completamente diferente.
¿Podría la experiencia de Local Motors con
el diseño comunitario señalar una oportunidad, no sólo para las empresas de reciente creación, sino para los fabricantes importantes?
"Creo que ofrece el potencial de mejorar las ca-
pacidades y de acelerar los procesos haciendo
más con los recursos existentes, abriendo a la
vez la puerta a productos cada vez más personalizados", dice Newbury. "La DARPA es un
caso puntual. Ellos quieren volverse mucho
más eficientes. Típicamente, le cuesta al gobierno de EE.UU. billones de dólares desarrollar
un vehículo. Pero le tomó a LM sólo entre cuatro y seis meses sacar uno, por unos centavos.
Luego, creo que lo que esto demuestra es un
alcance mucho más amplio para acelerar la in-
telo todo – incluido el escaneo – y tendrá los
ingredientes para el cambio revolucionario.
John B. Rogers con el Rally Fighter, el primer vehículo de producción del mundo diseñado por la
comunidad.
ha llegado a las masas. Pero la verdad es que
estos sistemas tienen muchas limitaciones.
Usted no puede utilizarlos para diseñar modelos sólidos de cosas que puedan ser mecanizadas y construidas y ponerlos a prueba en un
sistema asistido por computador. En Local
Motors necesitábamos una herramienta de diseño profesional, y eso es lo que Solid Edge
es. El otro factor es que, incluso con sistemas
CAD de alta tecnología, la preconcepción de la
colaboración ha sido involucrar solo aproximadamente a 100 personas – o quizás 1000.
Con esto en mente, trabajamos con Siemens
para ofrecerle a nuestra comunidad una plataforma concentrada que pueda importar formatos no nativos. Pero Siemens hizo posible
también – gracias al desarrollo de una versión
del Solid Edge llamada Design1 – ofrecer servicios CAD de grado profesional a nuestros
miembros mediante alquiler. Además, Design1 se puede descargar rápidamente en
todo el mundo. Así, la gente puede trabajar
fuera de línea. Y ese es un punto clave. Los
competidores no ofrecen eso. Su software de
diseño es muy pesado para ser descargado.
Como resultado, nuestros miembros pueden,
por ejemplo, publicar un diseño, incluso una
miniatura, pero al mismo tiempo le permite a
otro usuario buscar esa imagen en un navegador y verla en 3D, tomar medidas de ella, y
luego hacer comentarios sobre la misma.
Pictures of the Future
El Presidente Obama se ha referido al
XC2V como un ejemplo de cómo la colaboración entre los militares y la industria puede mejorar la competitividad de la producción de EE.UU. ¿Estaba
en lo correcto?
Rogers: Absolutamente! Yo creo que lo que
quiso decir es que la clave de la competitividad
no está tanto en las empresas, sino en las mentes de las personas. Y si usted puede soltar su
creatividad a través de la tercerización masiva,
entonces la industria puede ser tan competitiva
como la mayoría de los individuos competitivos. Pienso también que el Presidente sabe que
esto tiene que ir más allá del campo militar, y
que debe ser aplicable al sector manufacturero,
considerado como un todo.
¿De qué forma la simulación, las herramientas de software colaboracionista y
las comunicaciones de alta velocidad están cambiando la producción?
Rogers: La idea de la producción digital y la
idea de la colaboración abierta son dos nociones independientes. Ahora, la simulación y el
modelado, y el software y las comunicaciones
avanzadas son tecnologías esenciales para la
fabricación; pero hay otra tecnología clave: el
escaneo. El 50% de las veces usted arranca con
algo que ya existe y luego necesita obtener la
versión virtual en 3D de eso, rápidamente. Jún-
La impresión en 3D, conocida también
como manufactura aditiva, está
abriendo la puerta a la fabricación rápida
de prototipos y a productos individualizados baratos. ¿Es esta la tecnología que
está cambiando las reglas del juego?
Rogers: El nivel de entusiasmo por la producción aditiva puede ser un poco pretensioso.
Hay tecnologías tradicionales que son excelentes. Y ellas no van a desaparecer. Pero la
producción aditiva llena una brecha en algunas áreas como la reducción de inventarios y
la reducción del costo de la complejidad. En
mi opinión, la producción tradicional y la aditiva coexistirán probablemente en el futuro.
Pero en últimas, la combinación de la fabricación digital y de la capacidad de compartir información en líneas de banda ancha alta, revolucionará verdaderamente la producción.
¿Cuál será el cambio más fundamental
en la industria automotriz en los próximos veinte años?
Rogers: El desarrollo clave será el cambio en
la escala de eficiencia mínima, para la producción de vehículos. Lo que eso significa es que
si usted tiene que invertir un billón de dólares
para desarrollar un carro, entonces usted tendrá que vender cientos de carros para cubrir
ese costo. Pero si usted sólo tiene que invertir
un millón de dólares, entonces usted podrá
darse el lujo de vender muchos menos carros.
Si la escala de eficiencia mínima es alterada,
cambia la noción completa de las economías
de escala. Lo que queda es una economía de
alcance. Creo que eso es lo que estamos
viendo. En los próximos 20 años veremos una
explosión en la diversidad y la individualización de los productos. Las herramientas de las
que hemos estado hablando – la tercerización
masiva, un mejor escaneo, un mejor software
de posproducción y las tecnologías de producción híbridas – la impulsarán.
Entrevista de Arthur F. Pease
17
Producción e Innovación | Software
novación y tener acceso a las ideas, sin ampliar
el tamaño de los equipos de ingeniería".
Ford: Software sobre Ruedas. Si hay un
lujo que las empresas nuevas como Local Motors tienen, es que inician su vida con un tablero limpio. Los fabricantes importantes, de
otra parte, sin importar que tan innovadores
sean, tienen que cargar con los sistemas heredados. Pero en Ford Motor Company, la gerencia ha encontrado la llave para construir y realizarle mantenimiento a los vehículos de una
forma más inteligente, más rápida, más costo
efectiva y cada vez más personalizada. Se
llama software, y es, cada vez más, donde se
inicia la producción.
Según el Dr. Stefan Jockusch, Vicepresidente
de Estrategias de la Industria Automotriz de Siemens PLM Software, "el 60% de las características que hacen atractivos a los carros de hoy
son implementadas en el software, y aproximadamente el 70% de los problemas y reclamos
se pueden remontar a algún tipo de problema
de incompatibilidad del software".
Además, como lo manifiesta Chris Davey,
tema de administración del "Software al Interior del Vehículo" (IVS) – una plataforma de información global para administrar todo el software y hardware de sus automóviles.
Utilizando el Teamcenter de Siemens, el sistema de administración del ciclo de vida del
producto (PLM) más ampliamente utilizado en
el mundo, Ford trabaja hoy con la misma base
de datos para todo; desde el desarrollo en la
fábrica y de los proveedores hasta la producción y el servicio.
"En el ambiente de producción", dice Davey, "IVS le hace seguimiento al hardware
que ha sido instalado, al igual que al software relacionado, y se asegura de que los
dos se acoplen exactamente". Esta información se traduce en beneficios económicos
considerables. No sólo se evitan los defectos
y las inconsistencias, sino que, en materia de
servicio, actualizaciones de software –y, en
particular, la información detallada sobre las
versiones del software – está en algunos casos haciendo posible evitar el reemplazo costoso de las unidades de control electrónicas
(ECU). Gracias al IVS basado en Teamcenter,
El 60% de las características que hacen atractivos a los
carros de hoy son implementadas en el software – y
aproximadamente el 70% de los problemas, pueden
relacionarse con él.
tre 5,000 y 7,000 parámetros operativos son
típicamente definidos y optimizados para la
gama de sistemas abordo. Teamcenter los maneja en una sola biblioteca centralizada. Esto
evita la duplicación y estimula el uso (y la reutilización) consistentes. Esto puede ser un gran
plus en los casos donde la funcionalidad, como
el control de crucero adaptativo, es distribuida
requiriendo de múltiples módulos – el control
de los frenos y del acelerador, por ejemplo –
para comunicarse entre sí a través de una red
abordo. "La reutilización del software es una de
las mayores oportunidades que vemos para la
industria automotriz", añade Davey. "La solución Teamcenter nos permite reutilizar completamente los componentes de software sin ningún cambio".
Y como el software es cada vez más el factor clave para diferenciar un vehículo de otro,
su ciclo de vida – como el de los teléfonos inteligentes y de otros equipos electrónicos – se
está acelerando. "Necesitamos la capacidad de
administrar los ciclos de vida de los componentes electrónicos del consumidor, lo que se realiza en 6-9 meses, en comparación con los ciclos de vida de los automóviles tradicionales de
2 a 3 años", dice Davey.
Todo esto le agrega un paso importante hacia la visión – incluso años de realización, debido a las incompatibilidades históricas entre
los sistemas heredados y los actuales – de una
Independientemente de si son hechos a mano en Local Motor o producidos por robots en los fabricantes principales, los vehículos de hoy son
concebidos en medioambientes de software.
Líder Técnico Senior de Ingeniería de Software y Sistemas de Control en Ford, muchos
de los automóviles actuales de la compañía
están equipados con entre 50 y 70 computadores, los cuales operan sobre 15 millones de
líneas de códigos que controlan cerca de
50,000 requerimientos funcionales, y que
van desde la propulsión y la prevención de
accidentes, hasta la información, el entretenimiento y la navegación.
En vista de la creciente importancia económica del software para los productos manufacturados, y de la explosión asociada de la
complejidad, Ford ha trabajado estrechamente con Siemens para implementar un sis-
18
los concesionarios de Ford pueden ahora
descargar la actualización del software precisa que requiere un vehículo, ahorrando así
recursos, acelerando el servicio y reduciendo
el riesgo de introducir problemas nuevos.
Sólo en Norteamérica, esta capacidad de
"reprogramación rápida" ha ahorrado a Ford
millones de dólares. "Nosotros esperábamos
inicialmente ahorros de entre uno y cinco millones de dólares al año", dice Davey. "Pero en
tres años, hemos evitado más de cien millones
de dólares en reemplazos de módulos".
La reusabilidad del software es otro problema importante. Por ejemplo, durante el desarrollo de un vehículo, aproximadamente en-
base de datos unificada e interrelacionada para
el hardware y el software. "Ford es sólo una de
las pocas empresas que ya está desarrollando,
distribuyendo y realizándole seguimiento a
todo su software en un medioambiente de administración de los datos del producto", dice
Jockusch. "Ellos van por el camino correcto
para eventualmente unificar sus bases de datos, permitiéndole así a los vehículos acercarse
cada vez más a ser totalmente creados y evaluados en el mundo virtual, antes de la producción. Es la única forma de hacer las cosas más
sencillas, aun cuando los productos que producimos son cada vez más complejos".
Arthur F. Pease
Pictures of the Future
Producción e Innovación | Industria 4.0
Desde el computador hasta la línea de producción,
las nuevas tecnologías están reduciendo el tiempo
entre la planeación virtual y la producción.
Ensamblando las Tuercas y los Tornillos
de las Fábricas Auto-Organizables
Cuando la información generada en el mundo virtual fluya hacia procesos de producción reales,
emergerán ambientes de producción completamente nuevos. En las fábricas inteligentes,
comunidades de máquinas se organizarán por su cuenta, las cadenas de suministro se
coordinarán automáticamente entre sí y los productos no terminados enviarán la información
necesaria para su procesamiento a las máquinas que los convertirán en mercancía. Siemens
juega un papel clave en estos desarrollos.
Europa y los EE.UU. planean aumentar significativamente su creación de valor industrial.
Los medios alemanes están tratando la siguiente etapa de la producción industrial como
una sensación, describiéndola como un cambio de paradigma hacia las fábricas inteligentes, e incluso proclamando el advenimiento de
una cuarta revolución industrial. La primera revolución industrial fue disparada por la invención del motor de vapor y la mecanización del
trabajo manual en el siglo XVIII. La segunda revolución involucró la implementación de las
técnicas de producción en masa a comienzos
del siglo XX, y la tercera fue introducida durante las décadas pasadas por los sistemas
electrónicos y las tecnologías de información
para la automatización de los procesos de fabricación. Entonces, ¿estamos realmente ad
portas de la cuarta revolución – Industria 4.0?
Peter Herweck, Jefe de Estrategia Corporativa
de Siemens, tiene una perspectiva más sobria.
"Estamos hablando de un periodo de tiempo
de 20 años o más", dice Herweck. "El resultado
parecerá ser revolucionario desde el punto de
vista de hoy, pero en últimas involucrará un
gran número de fases de desarrollo".
Sin embargo, los expertos coinciden en que
las plantas de producción del futuro serán mu-
Pictures of the Future
cho más inteligentes que las fábricas de hoy.
Esta inteligencia la hará posible el uso de procesadores, unidades de almacenamiento, sensores y transmisores miniaturizados que serán
incorporados en casi todo tipo de máquinas,
productos terminados y materiales concebibles, al igual que en herramientas inteligentes
y nuevo software para estructurar el flujo de
información. Todas estas innovaciones le permitirán a los productos y a las máquinas comunicarse entre sí e intercambiar comandos. En
otras palabras, las fábricas del futuro optimizarán y controlarán sus procesos de producción
casi por sí solas. Sin embargo, los expertos
coinciden también en que pasará mucho
tiempo antes de llegar a este punto.
Sin embargo, esto no le resta importancia
a la tendencia. El gobierno federal alemán ha
asignado aproximadamente €200 millones
para ayudar a las asociaciones industriales, a
los institutos de investigación y a las compañías a desarrollar una estrategia de implementación. El gobierno de EE.UU. entiende también qué tan importante es desarrollar
estrategias de fabricación innovadoras. Por lo
tanto, planea ofrecer hasta $1 billón de dólares en financiación para establecer una red nacional de institutos de investigación y de ne-
gocios. Las autoridades públicas son responsables de poner a disposición redes de banda
ancha ubicuas, y la industria necesita implementar sistemas de protocolo de estandarización y transmisión de información, de una
forma oportuna.
"Llegar a la Industria 4.0 nos exigirá eliminar un gran número de discontinuidades, en
términos de medios y transmisión de datos",
dice Marion Horstmann, Jefe de Estrategia del
Sector Industry, de Siemens. Horstmann representa también al Grupo de Investigación de la
Unión, una organización de científicos y ejecutivos de negocios e industriales que asesora al
gobierno alemán en temas relacionados con
su estrategia de alta tecnología. La unión
acuñó el término "Industria 4.0". Este término
es muy utilizado por fuera de Alemania. Sin
embargo, eso no cambia el hecho de que otras
naciones industrializadas compartan el mismo
objetivo de hacer las operaciones de producción más baratas y lo más flexibles posible, con
ciclos de innovación incluso más rápidos.
Alemania quiere liderar esta tendencia, y
los políticos y los líderes económicos dicen que
las condiciones son ahora ideales para que las
compañías alemanas se conviertan en proveedores líderes de sistemas ciber-físicos (CPS) –
19
Producción e Innovación | Industria 4.0
uno de los términos empleados internacionalmente para describir los conceptos de Industria
4.0 generados por las tecnologías de software,
sensores, procesadores y de la comunicación
(ver p. 36). La Academia Nacional de Ciencia e
Ingeniería de Alemania (acatech) cree que estos nuevos procesos de fabricación conducirán
a un aumento del 30% de la productividad industrial. Como lo dice la academia, los CPS revolucionarán, no sólo la producción sino también, la movilidad y la atención en salud.
"Siemens desempeñará un papel clave en
este proceso, porque es el proveedor líder a nivel mundial de tecnología de automatización
y sistemas de software industriales", dice Herweck. Las estructuras que se requieren para
ello ya existen. "Por años, Siemens ha estado
ampliando todas sus actividades relacionadas
con los sistemas de TI verticales", señala Horstmann. Y añade, que detrás de cada adquisi-
ción de Siemens de una compañía de software, en los últimos años ha habido una estrategia para combinar y desarrollar adicionalmente toda la experticia que se necesita para
Industria 4.0 (ver página 22).
A los expertos les gusta describir la producción en un sistema de Industria 4.0 como un
mercado en el que las máquinas ofrecen sus
servicios e intercambian información con los
productos en tiempo real. El Centro de Investigación Alemán de Inteligencia Artificial
(DFKI) está demostrando cómo este tipo de
sistema puede trabajar en la práctica en una
fábrica inteligente en Kaiserslautern, Alemania, la cual fue construida en cooperación con
20 socios industriales y de investigación, incluido Siemens. Esta planta piloto utiliza botellas de jabón para mostrar cómo los productos
y las máquinas manufactureras se pueden comunicar entre sí. Las botellas de jabón vacías
Grado de
complejidad
De la Industria 1.0 a la Industria 4.0
Primera
Revolución
Industrial
Segunda
Revolución
Industrial
Tercera
Revolución
Industrial
Cuarta
Revolución
Industrial
a través de la introducción de plantas de producción mecánicas con
la ayuda de energía hidráulica y de vapor
a través de la introducción
de la división de la mano
de obra y de la producción
en masa con la ayuda de
la energía eléctrica
a través del uso de sistemas electrónicos y de la
TI que automatizan aún
más la producción
a través del uso de
sistemas ciber-físicos
Fuente: DFKI (2011)
Primer telar
mecánico, 1784
Primera línea de
ensamble,
mataderos de
Cincinnati, 1870
Primer controlador
lógico programable
(PLC), Modicon 084,
1969
Tiempo
1800
20
1900
2000
Hoy
tienen etiquetas de identificación de radiofrecuencia (RFID) pegadas a ellas, las cuales le informan a las máquinas si a las botellas se les
deberá colocar una tapa negra o blanca. En
otras palabras, un producto que en el proceso
de ser fabricado lleva consigo una memoria digital del producto, desde el propio comienzo,
y puede comunicarse con su medio ambiente
a través de señales de radio. El producto, por
lo tanto, se convierte en un sistema ciber-físico
que le permite al mundo real y al mundo virtual fusionarse.
Flexibilidad: Sólo a un Clic de Distancia. El
hecho de que algunos elementos de la fábrica
inteligente existen ya en la realidad, lo demostró la fábrica de componentes electrónicos de
Siemens en Amberg, Alemania, la cual ha recibido varios premios por los importantes avances que ha conseguido en el campo de la digitalización. El equipo de planeación de la planta
está utilizando el software PLM de Siemens de
última tecnología para garantizar la producción
eficiente del programa estándar de la planta,
de aproximadamente 1,000 artículos. Unos
cuantos clics del mouse es todo lo que los planeadores necesitan para dibujar las diferentes
rutas de producción de los productos nuevos,
para calcularlos y compararlos con base en parámetros como el rendimiento y el costo, y
luego seleccionar el más eficiente (ver Pictures
of the Future, Otoño 2011, p. 94). "La fábrica
de Amberg es una buena ilustración de hacia
dónde vamos", dice Horstmann. Sin embargo
la planeación digital tiene que ser transferida
a la producción real "manualmente" en Amberg, porque los dos procesos son actualmente
secuenciales. Sin embargo, en el futuro estos
se superpondrán, y serán finalmente concurrentes – en Amberg y en cualquier otra fábrica
altamente automatizada. Cuando eso pase, los
ingenieros que planeen un nuevo producto,
Pictures of the Future
En las fábricas inteligentes las máquinas son en su
mayoría auto-organizables, pero los humanos
mantienen el control para tomar las decisiones finales.
como un nuevo tablero de distribución, utilizarán un software especial para diseñar simultáneamente su proceso de fabricación, incluidos todos los sistemas mecánicos, electrónicos
y de automatización asociados.
Así como un puerto USB se puede utilizar
hoy para conectar diferentes tipos de dispositivos a un PC, así también los dispositivos
de campo, las máquinas y otros equipos serán conectados algún día en el sistema de
producción Industria 4.0, sin necesidad de
parametrización ni programación adicional.
Sin embargo, los dispositivos y las máquinas
tendrán que interactuar perfectamente. El
portal de Totally Integrated Automation (TIA)
de Siemens hace posible ya utilizar grupos de
datos recurrentes para planear, evaluar e implementar procesos de automatización (ver
Pictures of the Future, Primavera 2012, p.
111). "La automatización ha superado, desde
hace mucho, el simple control de los procesos de producción. Ahora se trata de ajustar
rápidamente la maquinaria y las plantas a los
productos nuevos", dice el Dr. Thomas Hahn,
quien maneja todas las actividades asociadas
con Industria 4.0 en Siemens Corporate Technology (CT).
Solucionando la Discontinuidad de los
Datos. El medio ambiente de producción descrito aquí se convertirá gradualmente en realidad. Consideremos las siguientes preguntas
sobre la fábrica piloto de botellas de jabón:
¿Cómo sabe la máquina cuántas botellas necesitan una tapa blanca y cuántas requieren una
tapa negra? ¿Cómo sabe si hay suficientes tapas disponibles en la planta, o cuándo serán
entregadas? ¿Hay suficientes personas en el almacén para ocuparse de las entregas? Hoy,
toda esta información está contenida en diferentes sistemas. Por ejemplo, el sistema de planeación de recursos de la empresa (ERP) es res-
Pictures of the Future
ponsable de manejar la logística de los materiales, de la planeación del personal y de los
cálculos del costo, mientras que el sistema de
ejecución de la producción (MES) controla las
operaciones. El problema es que los diferentes
formatos, sistemas operativos y lenguajes de
programación utilizados en estos diferentes sistemas impiden la transferencia homogénea y
completa de la información de un sistema a
otro – exactamente lo que se necesita para
permitir la fusión de los mundos virtual y físico.
"Lo primero que necesitamos saber ahora
es determinar cuál información es relevante
para la producción", dice Jürgen Back, especialista en optimización de la producción de CT. El
hecho de que el volumen de información industrial crezca todos los días no facilitará esta
tarea. Ahí es donde entran los investigadores
de CT. "Ahora estamos planeando diferentes tipos de proyectos de cooperación con nuestros
Producción e Innovación | Industria 4.0
socios de investigación en las universidades e
institutos", informa Hahn.
Los objetivos específicos de estos proyectos se están definiendo actualmente. "Todo el
mundo recuerda cuando los teléfonos eran
sólo utilizados para hacer llamadas", dice
Hahn. "Ahora los teléfonos móviles envían y
reciben fotografías y videos, manejan citas y
contienen aplicaciones que nos ayudan todos
los días. De la misma manera, las plantas de
producción en el futuro intercambiarán no
sólo datos de monitoreo y control sino también tipos, completamente diferentes, de contenido del producto y del proceso. Estamos
ahora estudiando exactamente qué tipo de
contenido deberá ser éste". La seguridad de
la información será otro problema de investigación importante, porque si un producto
completo puede ser fabricado con un grupo
de datos, las compañías tendrán que prote-
Los proyectos de investigación determinarán qué tipo
de información necesitarán los sistemas ciber-físicos
y cómo se podrá utilizar mejor esta información.
La simulación avanzada hace posible evaluar
las variaciones del proceso de producción, el
desarrollo del costo y la utilización de los
materiales, por anticipado.
gerse más contra el espionaje industrial y la
piratería del producto.
En todo caso, ya está claro que "los que no
sigan la tendencia se quedarán rezagados",
según el Dr. Armin Haupt, quien gerencia la
unidad de Planeación y Optimización de la
Producción de CT en Erlangen, Alemania. "Las
compañías que quieran hacer parte del futuro
digital necesitarán tener datos continuamente útiles a su disposición", explica él. Este
es el primer hito al que se debe llegar. Los asesores de Siemens están analizando actualmente la información utilizada en varias plantas de producción de Siemens, con el objetivo
de sacar hojas de ruta – cadenas de desarrollo
21
Producción e Innovación | Industria 4.0
Software de Simulación:
La Clave para una Ventaja Competitiva
Para ser competitivas, las compañías deben reducir el tiempo y los costos, asociados con el desarrollo y la fabricación de productos cada vez más complejos. Los requerimientos de los clientes son cada vez más exigentes
y matizados. Los expertos en producción creen que la solución está en la fusión de los procesos de planeación
virtual y física. Esta es la idea detrás de los conceptos de los sistemas ciber-físicos (CPS) y de Industria 4.0. El
software personalizado es una necesidad – pero no tanto los sistemas de TI horizontales que, como los programas de oficina y las bases de datos, se pueden utilizar en muy diferentes aplicaciones. Más importante aún es
la TI vertical – es decir, soluciones desarrolladas para sectores industriales particulares y sus necesidades especiales. Desarrollar este tipo de soluciones es la tarea principal de los 17,500 ingenieros de software de Siemens,
la cual es la segunda compañía más grande de software de Europa después de SAP (ver Pictures of the Future,
Otoño 2012, p. 48). Con el objetivo de consolidar y refinar su experticia en la TI vertical, Siemens ha adquirido
varias empresas de software en los últimos años y las ha integrado al Sector Industry. La mayoría de estas compañías se especializan en funciones que cubren subsecciones específicas de aplicaciones de software más grandes. "La combinación de estas empresas de software y del conocimiento en automatización de Siemens, nos
permite ofrecer un software industrial que abarca todo el proceso de creación en desarrollo y fabricación de
productos", dice Marion Horstmann, Jefe de Estrategia en el Sector Industry.
Siemens lanzó su nueva estrategia de software en el 2007 con la adquisición de la compañía estadounidense
UGS, que hoy opera bajo el nombre de Siemens Product Lifecycle Management (PLM). Este software se ha aplicado en los carros de carreras Red Bull y en las preparaciones del explorador Mars Curiosity, que fue lanzado al
"planeta rojo" en el 2012 (ver Pictures of the Future, Otoño 2012, p. 55). Durante el desarrollo del explorador, la
NASA utilizó el software PLM para todo, desde el primer borrador hasta las simulaciones de su ingreso a la atmósfera marciana. El software PLM es utilizado por más de siete millones de usuarios licenciados que evalúan
la funcionalidad del producto en la etapa de planeación; en sectores como las industrias de aviación y automotriz. Ahorra tiempo en la planeación de la producción al simular procesos en plantas virtuales. Los clientes que
utilizan sistemas de automatización de Siemens se benefician de estas características en muchas formas. "Entre
más sepa usted sobre las propiedades de las máquinas que se utilizarán para fabricar sus productos, con mayor
precisión podrá usted programar sus simulaciones", dice Lothar Hahn, Jefe de Ventas y Servicios del Software
PLM en Alemania. Una de las muchas compañías que han sido incorporadas al PLM de Siemens es Perfect Costing Solutions, de Göppingen, Alemania. Como parte de Siemens´, desde septiembre de 2012, esta tecnología
de la compañía hace posible calcular el costo de fabricar un producto nuevo desde la fase de planeación del
producto. "El cálculo del costo solía realizarse en una etapa muy avanzada", dice Hahn. Esto causó problemas,
porque para el momento en que los desarrolladores contrataban especialistas en adquisiciones, el proceso de
planeación estaba tan avanzado que los cambios resultarían demasiado costosos. Lo más importante del software de Perfect Costing Solutions es que incorpora todos los desarrollos que tienen un impacto sobre los costos. Esto significa que los análisis de los precios de adquisición se pueden hacer en cualquier momento, y las alternativas de diseño y fabricación se pueden calcular rápidamente. Adicionalmente, las nuevas soluciones –
como los sistemas de software de LMS en Leuven, Bélgica, que es otra adquisición PLM de Siemens – hacen
ahora posible responder preguntas como: ¿Qué efecto tendrán las oscilaciones sobre los rotores y góndolas de
los molinos de viento? ¿Con qué fuerza va a impactar un nuevo carro compacto cuando sea conducido sobre
adoquines? Las pruebas asociadas, y los demás análisis, se pueden realizar con las simulaciones por computador que permite el software LMS. Siemens adquirió a LMS en 2012 y la integró a su Software PLM, donde ahora
ofrece software de simulación y evaluación mecatrónica a todos los principales fabricantes de automóviles y
aeronaves. La combinación de las plataformas y el software de evaluación reales permite análisis más precisos
de la acústica, las vibraciones, las oscilaciones, la estabilidad operacional y la dinámica. La base de datos resultante ayudará a las compañías industriales a simular, evaluar, optimizar y fabricar sus productos en el futuro.
Vistagy, una compañía de Waltham, Massachusetts, que entró a ser parte de Siemens en 2011, se especializa
en simular las propiedades de los materiales compuestos, especialmente las fibras de carbono. Más de la mitad
de un avión moderno está hecho de fibra de carbono; los materiales de carbono especialmente desarrollados
están también en las aspas de los rotores de las turbinas eólicas. Los plásticos reforzados con fibras de carbono
son cada vez más importantes en la industria automotriz. Vistagy ofrece el único software que puede simular
las propiedades específicas de estos materiales compuestos, desde la etapa de desarrollo hasta el proceso de
fabricación. Las soluciones de TI verticales, como las desarrolladas por Vistagy y Kineo C.A.M. (una compañía
francesa de Siemens que se especializa en planear escenarios de producción automatizados), serán los componentes de los sistemas de fabricación del futuro. "Las compañías importantes con amplia experticia en software, como Siemens, serán los impulsores clave de Industria 4.0", dice Horstmann.
Katrin Nikolaus
22
que conducirán a una mirada estandarizada
de la información.
Muchas de las tecnologías necesarias para
Industria 4.0 ya existen. Estas incluyen la Internet, la Profinet como conexión de datos estandarizada para instalaciones industriales, el
software de simulación y el portal TIA para la
ingeniería rápida. Los expertos están seguros
de que la transición hacia la Industria 4.0 es
imparable. "Industria 4.0 no es una idea sin
ninguna base en la realidad", dice Herweck.
Desde motocicletas hasta motores y excavadoras, los productos pueden ser desarrollados
y evaluados utilizando el software de simulación de Siemens.
Contrario a conceptos similares que fueron
propagados en el pasado – por ejemplo, la
fabricación integrada al computador (CIM) –
la tendencia Industria 4.0 está desarrollándose a través de la fusión y el refinamiento de
las tecnologías existentes.
Hay otra diferencia grande, según Herweck. "Este problema ha reunido ya a las compañías industriales importantes, a los institutos de investigación académica y a los
gobiernos, en la búsqueda de una meta común", dice él.
Katrin Nikolaus
Pictures of the Future
Producción e Innovación | Entrevistas
¿Cuál es el principal reto asociado con las
fábricas del futuro?
Zäh: La industria se enfrenta al constante dilema entre la productividad y la flexibilidad.
Por una parte, las compañías quieren fabricar
con la mayor eficiencia posible, pero por la
otra, están tratando de acomodarse a demandas muy especializadas. Sin embargo, para ser
flexible usted necesita también ser capaz de
reorganizarse, para poder cambiar la producción de una variante del producto a otra. La
robots trabajen en los mismos espacios para
que los robots puedan "leer" la conducta humana con el fin de determinar cuáles son las
acciones apropiadas. Necesitamos también
asegurarnos de que los robots no representen
un peligro para los humanos en las estaciones
de trabajo compartidas. Las estaciones de trabajo de los robots y los humanos están todavía estrictamente separadas. Nuestra visión es
que los robots se conviertan en colegas de los
humanos. En el momento, ellos son producti-
Cuando los Humanos y los
Robots Trabajan Mano a Mano
El Profesor Michael Friedrich Zäh, 50, es el Director del Instituto de Herramientas Mecánicas y
Tecnología de Producción
de la Universidad Técnica
de Múnich. Después de estudiar ingeniería mecánica,
Zäh trabajó como gerente
en una compañía de herramientas mecánicas y pasó
un tiempo en el Grupo Gleason de Rochester, Nueva
York, trabajando en la introducción de un sistema ERP.
Trabajó también en Corea
del Sur, el Reino Unido, Brasil y Japón. En el 2002 Zäh
regresó a la Universidad
Técnica de Múnich, donde,
entre otras cosas, dirigió el
trabajo de investigación en
el Grupo de Excelencia
CoTeSys (Cognición de Sistemas Técnicos). Los proyectos del grupo incluyeron
estudios de robots humanoides, vehículos autónomos y sistemas robóticos
en fábricas.
Pictures of the Future
automatización convencional ya no es suficiente si usted quiere alcanzar una forma extrema de flexibilidad, que es la fabricación personalizada en masa – un producto en masa
individualizado. La automatización convencional es productiva, pero es relativamente inflexible. Reconciliar esta contradicción es, por lo
tanto, el mayor desafío del momento.
¿Cuáles conceptos se pueden utilizar
para reconciliar estos objetivos
en conflicto?
Zäh: Esto no se puede hacer con la automatización convencional. Lo que necesitamos
son sistemas de producción cognitivos, y el
sistema más flexible que tenemos está conformado por los seres humanos y sus destrezas. Por ejemplo, somos capaces de dominar
el llamado ciclo PCA, (Percepción, Cognición y Acción). Nosotros los humanos podemos percibir cosas, procesarlas cognitivamente y luego derivar un curso de acción.
Los sistemas de producción del futuro deberán incluir por lo tanto tecnologías con la capacidad de procesar las cosas cognitivamente – en otras palabras, estas deberán ser
capaces de determinar el significado de lo
que ellas perciben y luego presentar un
curso de acción apropiado.
¿Cómo lo harán?
Zäh: Muchas de las fábricas de hoy utilizan ya
robots con sensores, y estos robots necesitan
desarrollarse adicionalmente de una forma
que les permita reaccionar a la información
de su entorno. Ellos tienen que ser capaces de
responder a los cambios en una situación determinada. Sin embargo, esto aún no es posible. Por ejemplo, los robots de hoy no saben
qué hacer si dos componentes no encajan entre sí o si tienen mucho que hacer entre ellos.
Otro objetivo clave es hacer que la gente y los
vos, mientras que las personas son flexibles;
queremos combinar lo mejor de estos dos
mundos.
¿Cómo transforma usted una máquina en
un empleado?
Zäh: Existen varias formas de darle a los robots capacidades cognitivas. Por ejemplo, usted puede desarrollar una base de datos que
contenga todas las instrucciones posibles
para una acción, como ocurre ya en el portal
de Internet wikiHow. Nuestros científicos de
computadores han desarrollado algoritmos
que convierten el texto de wikiHow en acciones del robot. El inconveniente aquí es que
los humanos tienen que definir todas las
eventualidades por anticipado. Un método alternativo es desarrollar robots con la capacidad de aprender. Estos robots podrían observar a los humanos y aprender a reconocer sus
patrones de movimiento, conductas y gestos.
Ellos tendrían también que procesar la información que recogen para que puedan imitar
lo que hacemos. Los robots que aprendan podrían realizar muchos servicios de una forma
ideal, ya que tendrían que ser específicamente programados para que se enfoquen en
sus mentores humanos y los imiten. Para llegar allí falta recorrer mucho camino, pero sería perfecto para resolver el conflicto entre la
productividad y la flexibilidad.
¿Qué métodos se están estudiando para
crear estaciones de trabajo humano-robot
– para derrumbar el muro, por así decirlo?
Zäh: Hay muchas variaciones, entre las cuales
se encuentran alfombras para los pies; que activan un circuito cuando una persona se para
sobre ellas. Usted puede combinar también un
sinnúmero de ellas y así resolver un patrón de
movimiento. Esto le permitiría al robot saber
dónde están ubicadas las personas, cómo lle-
23
Producción e Innovación | Entrevistas
garon allí, y hacia dónde van después. Otro
método involucra escáneres láser que sondean
el área sobre una mesa de montaje – usted
puede también utilizar cámaras para esto,
desde luego. En cualquier caso, el robot estaría
luego en la posición de percibir movimientos y
reducir la velocidad con que trabaja cuando se
acerca a la gente para evitar asustarlos o lesionarlos. La idea es hacer que el robot realice el
trabajo arduo, como por ejemplo transportar
objetos pesados o colocar herramientas donde
se necesitan. La gente, por su parte, deberá re-
Michael Zäh y Carolin Zwicker utilizan un
Xbox y señales de luz para intercambiar
información con un robot empacador.
alizar operaciones de producción que requieran de habilidades motoras finas o un alto nivel de capacidad cognitiva. Las personas y los
robots serían capaces entonces de trabajar
conjuntamente de la forma más eficiente posible en la fábrica del futuro – y la productividad
y la flexibilidad se incrementarían en una proporción igual. Este tipo de cooperación hombre-máquina sería también muy deseable,
desde la perspectiva de nuestra sociedad en
proceso de envejecimiento.
Entrevista de Susanne Gold
Próximamente: Estaciones de Trabajo
Personalizadas en las Fábricas
Los trabajos en las fábricas del futuro serán completamente diferentes con relación a los de hoy. Aunque continuarán siendo organizados alrededor de estaciones de montaje, los empleados no trabajarán en
turnos rígidos, no estarán sujetos a procesos inflexibles, ni estarán restringidos a una sola estación de trabajo. Según Johannes Scholz y Johannes Labuttis, ingenieros que estudiaron administración de la producción y
ergonomía en la Universidad Técnica de Múnich, en 15 años la mayoría de las actividades autónomas y arduas serán probablemente cosa del pasado. Scholz y Labuttis trabajan ahora en Siemens Corporate Technology en Múnich, donde se centran en el rol de los humanos en los procesos de producción. "En el futuro, los
trabajadores utilizarán sus teléfonos inteligentes y computadores para organizar sus turnos ellos mismos",
dice Scholz. "Cuando lo hagan, serán capaces de tener en cuenta sus atributos crono-biológicos personales –
por ejemplo, si son personas diurnas o nocturnas. Esto les permitirá adaptar sus asignaciones laborales a sus
necesidades y situaciones personales privadas" (ver Pictures of the Future, Otoño 2010, p. 92).
La idea aquí es alinear óptimamente el manejo del tiempo individual del empleado con los requerimientos
de recursos humanos de la compañía. Esto es importante, como lo dice Scholz, porque la fábrica del futuro
será muy flexible y organizada; como un tipo de Internet viva en la cual todo, y todos, estarán conectados en
El Profesor Dieter Spath,
Die
deutsche
Energiewende
ist ein
Jahrhundertprojekt.
red. "Las
líneas de producción
y sus estaciones de ensamble
individuales
serán transformables, y será Nie
fácil re-zuvor wurde ein Energiesystem
61, estudió Das
ingeniería
mecáeines
laufenden
Betrieb
so massiv umgebaut.
birgt Chancen
adaptarlas hochindustrialisierten
en línea con la orden del cliente", explica Landes
Labuttis. Estoim
permitirá
reacciones rápidas
a los cambios
nica
en
la
Universidad
Técnica
für
die Umwelt,
diepasarán
Wirtschaft
und
die Bevölkerung,
en la demanda.
Los trabajadores
de una estación
de ensamble
a otra, al ritmo definido.aber
Ellos ten-auch viele Herausforderungen.
de
Múnich.
Después
de
termidrán conocimiento de todos los pasos involucrados – desde la producción de piezas individuales hasta el ennar sus estudios, se vinculó al
samble final. Los gerentes de las plantas se beneficiarán porque la conexión en red les permitirá desplegar
equipo de gerencia ejecutiva
trabajadores de una forma más eficiente en todas las estaciones. Como todo estará conectado en red, cada
estación de trabajo "sabrá" siempre cuáles empleados están programados para trabajar en ella. Entonces,
del grupo de empresas KASTO.
ajustará sus parámetros de conformidad en cuestión de segundos. La colocación de las herramientas será
En 1992 fue nombrado Profepersonalizada y optimizada, y todo equipo de altura y ángulos ajustables serán ajustados a la talla del trabasor de Herramientas Mecánicas
jador, teniendo en cuenta las limitaciones o discapacidades de cualquier empleado. "Las variaciones serán
e Ingeniería Industrial del Institan individualizadas como los trabajadores y podrían incluir cosas como ayudas para pararse, reposapiés e intuto Karlsruhe de Tecnología.
cluso un diseño completamente diferente de la estación de trabajo", dice Labuttis.
Desde el 2002 Spath ha sido
Los robots harán parte de este concepto, ayudando con cosas como levantar objetos pesados. Las fábricas
director del Fraunhofer IAO y
del futuro serán tanto productivas como flexibles, lo que significa que los humanos ofrecerán flexibilidad
también del Instituto para la
mientras que los robots garantizarán una producción rápida y eficiente. La edad promedio de los empleados
de la fábrica cambiará también. En particular, los trabajadores en los países industrializados de hoy serán sigAdministración de Factores Hunificativamente mayores, debido a la transformanos y Tecnología (IAT), de la
mación demográfica que se está dando rápidaUniversidad de Stuttgart. Fue
mente, que hoy estamos viendo. Para el 2050,
honrado con la Orden del Mépor ejemplo, el número de personas mayores de
rito de la República Federal de
65 años en todo el mundo será el triple de la ciAlemania por sus excepcionafra actual de 500 millones. Las personas tendrán
les contribuciones en beneficio
que trabajar más tiempo si se pretende que los
de la ciencia, la economía y la
sistemas de seguridad social sean viables. Sin
embargo, se requerirá de trabajadores mayores
sociedad.
inminentemente, gracias a sus habilidades, conocimiento y experiencia.
24
Susanne Gold
Pictures of the Future
Producción e Innovación | Entrevistas
Como el Trabajo se Vuelve Más Flexible…
los Empleados y los Empleadores se Benefician
¿Los trabajadores de la fábrica del futuro
necesitarán saber más de lo que saben
sus homólogos hoy?
Spath: Aparte del conocimiento especializado, los trabajadores de la fábrica del futuro
necesitarán, más que cualquier otra cosa, entender las interconexiones en las operaciones
de producción. Las decisiones pueden ser
apoyadas por la tecnología, pero los empleados necesitan saber todavía qué efecto tendrán sus decisiones, especialmente en un
medioambiente cada vez más complejo. La
acumulación de este tipo de conocimiento
depende en gran medida de la compañía involucrada; ya que la capacitación será cada
vez más importante.
¿Cuál será el rol de la mano de obra humana en las fábricas del futuro?
Spath: La gente continuará realizando tres
funciones importantes en el futuro. Técnicamente hablando, ellos trabajarán como sensores, tomadores de decisiones y jugadores
clave. Nunca será posible planear todo lo relacionado con la producción por anticipado. El
manejo de situaciones complejas requerirá de
personas con una amplia gama de habilidades. Cuando las personas están actuando
como tomadores de decisiones, necesitarán
ponderar cuidadosamente las opciones
cuando surge un conflicto de intereses. Ellos
no sólo definirán las reglas en circunstancias
normales sino que tomarán también decisiones en situaciones marcadas por un conflicto.
Ellos serán requeridos también como jugadores clave que puedan satisfacer flexiblemente
las demandas individuales de los clientes –
con la ayuda de lo último en tecnología,
desde luego.
¿Qué forma tendrá la cooperación hombre-máquina?
Spath: Los nuevos conceptos de robótica
permitirán interacciones sencillas entre los
humanos y las máquinas. En particular, veremos un aumento del uso de robots livianos
Pictures of the Future
que realicen tareas de inserción y posicionamiento sencillas. Sin embargo, yo espero que
los humanos mantengan la autoridad final en
la toma de decisiones también en el futuro.
¿Con qué tipo de tecnología trabajarán
los empleados de la fábrica del futuro,
especialmente en vista de una fuerza laboral en proceso de envejecimiento?
Spath: Ha habido una curva de aprendizaje
increíble en los últimos años, en términos del
uso privado de dispositivos móviles, y ahora
estamos empleando cada vez más tecnología
móvil en las plantas de producción también.
Aun cuando hablamos del uso de tablets, teléfonos inteligentes y aplicaciones en la industria, la próxima generación de estos dispositivos ya está en marcha. Las posibilidades
de aplicación industrial de dispositivos móviles que pongan a disposición información,
mientras que le permitan a los usuarios tener
sus manos libres y no quedar exhaustos – es
el requerimiento tradicional para la producción industrial. Muchos trabajadores, adultos
mayores en particular, tienen problemas para
aceptar las nuevas tecnologías, y en algunos
casos existe literalmente temor de entrar en
contacto con ellas. Sin embargo, estoy convencido de que esta situación pasará, porque
una vez los beneficios personales de la tecnología se presenten claramente, tanto jóvenes
como viejos empezarán rápidamente a utilizarla. Pensemos en los abuelos que tienen
nietos – se puede decir con certeza que la
mayoría de ellos ya están utilizando tecnologías como correo electrónico, Skype y las redes sociales para mantenerse en contacto.
¿Cuáles son los retos más importantes a
los que se enfrentarán los gerentes en
las fábricas del futuro?
Spath: En el momento, parece que manejar
las nuevas formas del trabajo flexible representará el mayor reto. Esto involucra más que
simplemente la comunicación hombre-máquina y el manejar objetos inteligentes, lo
cual ya mencioné. El otro factor importante
es que en el futuro el trabajo será orientado
más fuertemente hacia las necesidades reales
en comparación con lo que sucede hoy. Los
modelos del horario de trabajo cambiarán, y
veremos incluso modelos de trabajo permanentes flexibles y personalizados. Creo también que surgirá una nueva forma de flexibilidad espacial y temporal. Lo importante aquí
es extraer y distribuir equitativamente la utilidad resultante entre todos los involucrados.
Creemos que tanto los empleadores como los
empleados se pueden beneficiar de esta organización del futuro.
¿Qué impacto espera usted que tenga
todo esto sobre el límite entre el trabajo
y la vida privada?
Spath:Tendrá que ser delimitado nuevamente. Usted puede ver ya esto hoy; en la
discusión sobre la disponibilidad 24 horas
vía correo electrónico. Sin embargo, veo
también grandes oportunidades aquí. Los
procesos de toma de decisiones descentralizados y la disponibilidad de información a
través de dispositivos móviles pueden devolver a los empleados parte del tiempo que
habían perdido en el pasado y permitirles
utilizarlo para otros aspectos de sus vidas.
Además, si los sitios de trabajo de las personas no están muy lejos de donde viven, las
tecnologías de información y comunicación
utilizadas hoy abrirán completamente nuevas posibilidades para el trabajo flexible. Podría haber incluso situaciones de trabajo en
donde los empleados podrían trabajar para
varias compañías diferentes. Los requerimientos específicos de los empleados adultos mayores son un ejemplo de cómo esta
flexibilidad podría trabajar – la proximidad
estrecha entre las plantas de producción y
los hogares de los empleados les facilitarían
aún más estructurar su trabajo apropiadamente, con relación a su situación como
adultos mayores.
Entrevista de Susanne Gold
25
Producción e Innovación | Energía Eólica
Un Nuevo Giro
en la Producción
La electricidad generada a partir del viento es, en general, más
costosa que la energía producida a partir del carbón. Las
plantas de Siemens Wind Power introducen procesos de
producción industrial en todos los ámbitos, con el fin de hacer
la energía eólica más competitiva y acelerar su crecimiento.
Siemens Wind Power se ha fijado una meta
clara: reducir el costo de la generación de un kilovatio-hora (kWh) de la energía eólica terrestre
a menos de cinco centavos de euro para el final
de la década. Eso colocaría la energía eólica a
la par con las fuentes de energía tradicionales.
Como comparación, un kilovatio hora de energía eólica cuesta hoy aproximadamente siete
centavos, dependiendo del sitio en cuestión.
Siemens cree también que el precio de la electricidad producida por las plantas costa afuera,
necesita ser reducido sustancialmente, porque
es actualmente dos veces más alto que el precio
en tierra. El objetivo de la compañía es entonces reducir el precio a menos de 10 centavos
por kWh, lo cual haría competitiva la energía
eólica en el mar.
Con estas metas en mente, Siemens Wind
Power nombró al Dr. Felix Ferlemann como
CEO, en octubre de 2011. Como ingeniero mecánico, Ferlemann trabajó en la industria automotriz por más de 10 años antes de vincularse
a Siemens. Él estaba más familiarizado con
bombas de vacío, chasises y transmisiones, que
con generadores o aspas de rotores. Pero es
exactamente de este tipo de experiencia de la
26
que Wind Power espera beneficiarse, porque la
industria automotriz va a la delantera en algunas áreas. "Junto con la innovación continua, la
forma más efectiva de reducir los costos es introducir procesos de producción industriales",
dice Ferlemann. "En las últimas décadas, la industria automotriz ha optimizado los componentes de los vehículos, a tal punto que estos
pueden ser fabricados ahora lo más económicamente posible. La industria eólica puede
aprender mucho de este método". El concepto
de Ferlemann es modelado en las estrategias de
las plataformas automotrices, en modularización, en estandarización y en procesos de lean
manufacturing, o producción ajustada.
La producción de aspas de rotor gigantes
para turbinas eólicas ofrece un buen ejemplo de
cómo el sector de energía eólica puede aprender de la industria automotriz. Siemens es la
única compañía que fabrica aspas de hasta 75
metros de longitud como un solo componente
(ver Pictures of the Future, Otoño 2009, p. 16;
y Otoño 2007, p. 60). Gracias a esta Tecnología
de Hoja Integral patentada, las hojas de rotores
no tienen uniones, lo que significa que no hay
puntos débiles. Como resultado, pueden con-
fiablemente resistir el viento y el clima como mínimo durante 20 años. Sin embargo, la producción de aspas u hojas de rotores es un proceso
muy largo e intensivo en términos de mano de
obra. Los empleados de Siemens en el ala de
producción de 250 metros de longitud en Aalborg, Dinamarca, actualmente revisten los moldes de las hojas de rotor con esteras de fibra de
vidrio y balso, manualmente, antes de que la
mitad superior e inferior sean unidas, evacuadas
y rellenadas con resina epóxica líquida. "Los robots podrían recubrir los moldes igual de bien
que lo hacen los humanos", dice Ferlemann.
"Estos serían además mucho más rápidos. Ellos
podrían operar en el molde de manera totalmente automática y terminar tres metros cada
segundo. Eso reduciría el tiempo de producción
a la mitad: de 300 horas a 150 – y reduciría los
costos de producción en €30 millones al año".
Las pruebas iniciales con un molde para una
hoja de rotor de 40 metros de longitud produjeron resultados positivos, y ahora hay planes
para fabricar las primeras hojas de 55 metros
de longitud con la ayuda de robots, en Aalborg
a comienzos del 2014. "Utilizaremos robots industriales convencionales, que serán especialmente programados por nuestros expertos en
producción de aspas de rotor", dice Jan Rabe,
Estratega Jefe de Siemens Wind Power. "Esto
nos pondrá por encima de la competencia".
Pero ese será sólo el primer paso. Siemens
podría fabricar las esteras hechas a la medida
para la producción de las aspas, directamente,
a partir de fibra de vidrio, con el fin de satisfacer los requerimientos especiales asociados
con los molinos de viento. "Las esteras pueden
ser tejidas con espesores variables de conformidad con su posición en la hoja del rotor",
Pictures of the Future
Producción e Innovación | Energía Eólica
Siemens está desarrollando nuevos conceptos para acelerar la producción de las
plantas de energía eólica. Por ejemplo, las
torres se están construyendo ahora en el
sitio a partir de carcasas de acero, se utilizarán robots en el futuro para fabricar las
aspas del rotor, y muchas piezas – como
las nacelas – serán producidas y distribuidas como módulos. La energía eólica será
más competitiva, como resultado.
dice Rabe. "Si tuviéramos eso en cuenta durante el proceso de fabricación, podríamos reducir los costos aún más".
Estos métodos serán necesarios si el sector
de energía eólica desea mantener el crecimiento sustancial que ha conseguido en los últimos años. Las ventas de Siemens Wind Power
han aumentado cerca de un 40% cada año
desde el 2004, cuando Siemens adquirió a Bonus, un fabricante danés. En ese momento,
Bonus estaba construyendo aproximadamente
200 turbinas eólicas por año y presentando
ventas anuales de €300 millones. Hoy, Siemens construye cerca de 2,000 turbinas cada
año y genera ventas de €5 billones. El volumen
de pedidos está actualmente en €11 billones.
"Naturalmente, en principio nos habíamos centrado en manejar el crecimiento", dice Ferlemann, "pero ahora estamos en una fase de
consolidación y necesitamos aumentar la productividad y reducir los costos".
Motores sin Engranajes para las Nacelas.
Esto se aplica también para la producción de
las nacelas de las plantas de energía eólica, las
cuales representan aproximadamente el 60%
Pictures of the Future
de los costos de producción. El resto se divide
más o menos igualitariamente entre la torre y
las aspas del rotor.
En síntesis, Siemens Wind Power depende
de la modularización y de la reducción de la
complejidad para reducir los costos. Por ejemplo, sus nuevas turbinas, de tres y de seis megavatios prevén la combinación usual de una
caja de engranajes y un generador asincrónico. En vez de ello, éstas utilizarán un generador sincrónico accionado directamente,
equipado con magnetos permanentes y la frecuencia de conversión a la red correspondiente. Este concepto de accionamiento directo sin engranajes elimina el 50% de los
componentes normalmente utilizados en este
tipo de sistemas y reduce el peso de la unidad
en un 30%.
Las turbinas eólicas incluyen también módulos como, por ejemplo, sistemas electrónicos hidráulicos y eléctricos que se pueden utilizar en otros productos también. Muchos
componentes de los módulos – como los motores eléctricos para alinear las turbinas – se
pueden instalar en varios tipos de turbinas eólicas. Esto reduce los costos de adquisición y
de almacenamiento.
Los clientes no sólo se benefician de la menor inversión de capital requerida por cada
megavatio de capacidad instalada; ellos ahorran también dinero en mantenimiento. "El diseño sin engranajes aumenta la confiabilidad
de la turbina y al hacerlo reduce los costos de
mantenimiento durante la operación", dice
Rabe. "Esto es importante porque reparar una
caja de engranajes dañada en tierra cuesta
casi lo mismo que instalar la turbina original".
La mayoría de las plantas de energía eólica
que Siemens vende en Europa utilizan ya la
tecnología de accionamiento directo, la cual
Rabe espera que represente la porción principal
del portafolio, en sólo unos pocos años.
Para entonces, es probable que el diseño básico de las nacelas cambie también. Hoy, estos
componentes son todavía ensamblados en tres
plantas: Brande, Dinamarca; Hutchinson, Kansas; y Shanghai, China. Después del montaje,
son transportadas hasta los sitios de construcción. Pero en el futuro, los ingenieros planean
dividir este sistema complejo en dos módulos –
el generador en frente y la cola, la cual alberga
los componentes electrónicos y el actuador de
la nacela. La idea es que los dos módulos permanezcan separados hasta que lleguen a la
parte superior de la torre de la turbina eólica.
Este método flexibilizará aún más la producción.
"Esta modularización nos permitirá fabricar la
cola en otros sitios, alrededor del mundo", dice
Rabe. "Sin embargo, el complejo módulo del generador continuará siendo fabricado en solo
unos cuantos sitios por Siemens, casi igual
como los fabricantes de vehículos construyen
los motores en sus propias plantas centralizadas, pero les envían módulos como las cabinas
de mando del vehículo".
El costo de transportar estas llamadas nacelas divididas hasta los sitios de construcción será
también, significativamente, menor. Después
de todo, dependiendo del país en cuestión,
puede hacer la gran diferencia si casi 80 toneladas de carga son transportadas como un solo
paquete o en dos cargas más livianas independientes, a lo largo de carreteras estrechas y a través de puentes frágiles.
El método innovador de Siemens pronto
simplificará el transporte de las torres también.
27
Producción e Innovación | Ciencias de Materiales
La mayoría de las torres están compuestas todavía por segmentos de acero grandes y pesados, con un diámetro de hasta 6 metros. Estos
tienen que ser apilados y unidos en el sitio de
construcción.
Sin embargo, desde el 2012, Siemens ha estado ofreciendo carcasas de acero atornilladas
para torres particularmente altas. En vez de utilizar tres segmentos, cada uno de varios metros
de alto, las torres están compuestas por 14-18
carcasas de acero atornilladas. "Las piezas individuales de las nuevas torres de carcasas soldadas pueden ser transportadas en un contenedor
estándar", dice Ferlemann. "Los segmentos son
también más baratos de fabricar porque podemos producirlos en grandes volúmenes, de manera completamente automática, a partir de la
tira de acero. Esta técnica facilita también la pintura de los segmentos".
Ferlemann cree que el costo de construir torres de carcasas de acero de más de 115 metros
de altura se puede reducir a un nivel muy por
debajo de los costos asociados con las torres tubulares convencionales, hechas de anillos de
acero fabricados individualmente.
Modelado en la Industria Automotriz. Siemens Wind Power quiere simplificar y estandarizar su portafolio completo de productos de
esta forma. Específicamente, le gustaría reducir
lo que solían ser 13 líneas de productos a sólo
cuatro plataformas. Los clientes podrían entonces escoger entre dos turbinas con 2.3 ó 3 megavatios y dos unidades más grandes con 4 ó 6
megavatios. Cada una de las cuatro plataformas
estaría conformada a su vez por seis módulos:
las aspas del rotor, el segmento que las une al
generador, el propio generador, la cola, la torre
y los componentes electrónicos requeridos para
generar la frecuencia de la red. Estos módulos
estarían compuestos también por submódulos.
Si esto se puede realizar, la compañía habrá tenido éxito en implementar la estrategia de la
plataforma de la industria automotriz al sector
de energía eólica.
"La idea es ayudar a construir una industria
de energía eólica que pueda desempeñar un papel clave – a pesar de los pocos subsidios", dice
Ferlemann. "En el proceso, podemos aprender
también de la industria automotriz lo que no se
debe hacer. Algunos fabricantes de autos han
transferido su experiencia y conocimiento en
desarrollo a sus proveedores y han perdido
Know-how en el proceso. Nosotros definitivamente no vamos a hacer eso. Siemens estará
siempre en capacidad no sólo de desarrollar sus
nacelas, aspas del rotor y otros componentes,
sino también de evaluar la calidad de los componentes que adquiere".
Christian Buck
28
Materia
Fundamental
Desde las aspas de las turbinas hasta el tablero de distribución
de alto voltaje, las nuevas combinaciones de materiales prometen aumentar las capacidades y reducir los costos. Aquí, los nuevos procesos para combinar los materiales usuales, son la clave
para el éxito. Varios equipos en Siemens Corporate Technology
están realizando investigación vanguardista en este campo.
Los materiales hacen la diferencia fundamental en términos del costo final, el impacto
medioambiental y la competitividad de los productos. Tomemos las turbinas de gas, como
ejemplo. Para mejorar su eficiencia, se debe aumentar las temperaturas de combustión, y eso
requiere de nuevos materiales más resistentes
al calor. Ejemplos similares se pueden encontrar
en casi todos los negocios de Siemens.
Pero las nuevas propiedades del producto
no siempre requieren de materiales nuevos. En
muchos casos, los materiales usuales podrían
ser adecuados, si se pueden unir en nuevas
combinaciones. La búsqueda de formas de realizar esto está siendo ejecutada por varios
equipos en Corporate Technology (CT), la división de investigación de Siemens en el mundo.
Este es su pensamiento: donde actualmente se
utilice sólo un tipo de metal o cerámica en un
producto, el futuro verá el uso de combinaciones de materiales, cada una hecha a la medida
para una aplicación específica. Las ventajas de
esta estrategia son claras. Incluyen el potencial
importante para mejorar el rendimiento, reducción del peso y de la demanda de materias primas, mejoramiento de la eficiencia y ventajas
en materia de costos.
Friedrich Lupp, un especialista en unión láser y tecnologías de fabricación en CT, explica
hacia dónde conducirá este viaje utilizando el
ejemplo de la "soldadura de espacio estrecho".
En la soldadura manual, dice él, las uniones se
preparan biselando primero los bordes de las
piezas metálicas lo suficiente para crear muescas en forma de V en su unión. Este proceso elimina el material y produce desecho. La muesca
es luego llenada con metal fundido para crear
la soldadura. Como los espesores de las piezas
metálicas son bastante mayores a 250 milímetros, las hendeduras resultantes deben ser bastante grandes. Como resultado, una gran cantidad de alambre de soldadura, al igual que de
energía, se necesita para rellenarlas. Este problema se resuelve con un método en cuyo desarrollo CT es el principal participante. Con este
método, el espacio es de tan solo 12 milíme-
Pictures of the Future
Producción e Innovación | Ciencias de Materiales
Investigadores en Siemens están experimentando con un sinnúmero de nuevas
técnicas de soldadura, diseñadas para
unir diferentes metales. Estas incluyen
un método de soldadura a presión conocido como sinterización del plasma por
chispa (izquierda). En la soldadura de espacio estrecho (parte superior y derecha)
una boquilla de soldadura guiada automáticamente rellena la hendidura estrecha entre dos piezas con metal fundido.
Esto ahorra tanto energía como material.
tros. Un cabezal de soldadura especial viaja a lo
largo de esta hendidura y la rellena automáticamente, sin necesitar ningún trabajo manual.
Este no es un método nuevo. El desarrollo
de estos cabezales de soldadura se inició hace
30 años. Pero con la capacidad de cálculo de
hoy, incluso se pueden detectar y compensar
anchos de espacios variables. El cabezal de soldadura hace parte del sistema de detección. El
arco de soldadura que funde el alambre y el
material base funciona también como un sensor. Su voltaje y su corriente son una función de
la distancia hasta las paredes y el suelo. También es nuevo el hecho de que los investigadores consiguen el control de la calidad, utilizando
un sensor de rayos X independiente de la temperatura, que detecta los defectos en la pieza
cuando está todavía caliente, inmediatamente
después de la soldadura.
Equipos de expertos en Siemens están trabajando en otros métodos también. Uno de estos involucra la soldadura con lásers de alto rendimiento, que crean costuras tan pequeñas que
Pictures of the Future
las propiedades metalúrgicas de los materiales
se mantienen casi invariables, mientras que el
uso de energía se reduce sustancialmente.
Aún más exótica es la soldadura a presión.
En este proceso, dos grandes piezas son frotadas entre sí con gran fuerza, de forma tal que
las superficies de las dos partes se pegan sin
fundir realmente las piezas. Esto hace posible
soldar metales que tradicionalmente han sido
difíciles de pegar, como el aluminio con el cobre
o el aluminio con el acero. Gran parte del trabajo
que se está realizando es todavía investigación
básica. Pero si las pruebas en los laboratorios de
CT tienen éxito, estas nuevas combinaciones de
materiales demostrarían ahorros en los costos.
El uso de metales costosos como molibdeno e
indio, al igual que cromo, cobre y plata, se podría limitar así sólo a las partes particularmente
sensibles de un producto.
En una planta de energía de ciclo combinado, el rotor de la turbina, por ejemplo, tiene
que satisfacer requerimientos de temperatura
y materiales muy disímiles. En vez de utilizar el
rendimiento de un material de alto costo, la soldadura de espacio estrecho de secciones optimiza el uso de materias primas. "Mi sueño es
un paquete de software que le diga a los ingenieros de diseño cuáles materiales utilizar en
cuáles sitios, con cuáles procesos de producción, con el fin de optimizar el uso eficiente de
las materias primas y de reducir los costos", dice
Lupp. Al mismo tiempo, se deberá tener en
cuenta la capacidad de reciclaje como resultado
de la mezcla de materiales. Sin embargo, este
proyecto sólo se puede realizar con el Software
PLM de Siemens.
Reutilización en vez de Reciclaje. Con el
paso del tiempo, las superficies de las hojas de
las turbinas pueden desarrollar micro defectos.
CT ha desarrollado un método de reparación en
el cual el software de procesamiento de imágenes detecta y registra las ubicaciones específicas
de los defectos. La información resultante es utilizada para guiar un brazo robótico equipado
con una boquilla de soldadura. La boquilla atomiza polvo metálico sobre los puntos específicos
donde se necesita. Cuando el polvo aterriza, es
fundido por un láser, pegándolo a la superficie
de la hoja. Este proceso permite reparaciones
semiautomáticas de los componentes en sitio,
donde está el cliente. Especialistas de la planta
de turbinas de Siemens en Berlín han tenido ya
éxito con la evaluación de este método. "Reutilización en vez de reciclaje es nuestra meta aquí,
porque ahorra materias primas valiosas, al igual
que energía", dice Lupp.
Reciclaje en vez de reconstrucción es también la preferencia del Dr. Ursus Krüger, jefe del
Grupo de Investigación de Revestimientos en
Berlín, donde está buscando avances en la atomización de gas frío. En este proceso una boquilla supersónica bombardea la superficie de
un componente con partículas de polvo a una
velocidad de hasta 1,000 metros por segundo.
En el impacto, las partículas liberan tanta energía, hasta soldarse. Gracias a las temperaturas
bajas del gas y del polvo, los componentes tratados con este proceso no se calientan y por lo
tanto no se deforman, ni se endurecen ni se
ablandan. Como resultado, este proceso es
ideal para la reparación de piezas como carcasas de hierro colado o componentes de cons-
29
Producción e Innovación | Ciencias de Materiales
materia de patentes y tecnología que Siemens
tiene en este campo. Su equipo ha patentado
una combinación de la atomización de gas frío
y la soldadura de deposición de polvo, al igual
que la atomización de gas frío de suspensiones
de nanopartículas. Stier puede incluso calcular
los costos del proceso de la nueva aplicación antes de que el proceso haya sido evaluado. Esto
garantiza que se desarrollen únicamente procesos que sean rentables.
Izquierda: un rayo láser funde el polvo
metálico atomizado. Derecha: el Dr. Wolfgang Rossner inspecciona la unión de
metal-cerámica sólida creada por la sinterización del plasma por chispa.
La atomización de gas frío bombardea los componentes
con un polvo que viaja a una velocidad de hasta 1,000 metros por segundo, sin embargo los componentes se mantienen lo suficientemente fríos para evitar la deformación.
trucción de peso liviano que han sido dañadas
o que fueron distribuidas con mediciones erróneas. La atomización de gas frío se puede utilizar también para reparar defectos más grandes
con el mismo material, o para crear formas
completamente nuevas que se aproximen a los
contornos finales. En algunos casos, esto se
puede hacer incluso en campo, sin la necesidad
de desmontar las piezas.
Contrario a la atomización de llama o de
plasma, el gas del proceso utilizado en la atomización de gas frío no reacciona químicamente,
por lo que la composición y la estructura del material atomizado se mantienen invariables du-
rante su aplicación. La atomización de gas frío
es, por lo tanto, ideal para el revestimiento de
metales, cerámicas, vidrios y materiales plásticos con capas de metal de alta calidad de un espesor prácticamente ilimitado. Tiene un efecto
limpiador, como el chorro de arena, y un efecto
fortalecedor como el granallado, haciendo prácticamente innecesarios los pretratamientos. Los
revestimientos duros atomizados pueden ser incluso más duros que el material original. La atomización de gas frío simplifica algunas fases de
producción, dice el Gerente del Proyecto, Dr. Olivier Stier. Esa es la razón por la cual Krüger intenta aumentar aún más la posición fuerte en
Hacer cálculos antes de la Soldadura
¿Cuáles metales son mejores para ser pegados? Científicos del grupo de trabajo de Metalurgia e
Ingeniería de Denis Saraev, de Siemens Corporate Technology en Rusia, están buscando respuestas. El
software convencional puede calcular la distribución de la temperatura, de las fuerzas y de las irregularidades que surgen cuando el metal es soldado. Pero cuando un ingeniero de diseño quiere utilizar
una nueva combinación de materiales o un nuevo método de soldadura, éste tiene que depender del
método de prueba y error – hasta ahora. Ahí es donde el software de Saraev entra en acción. Este
toma los resultados de la información de la simulación de la soldadura convencional como entrada y,
con base en ellos, predice cuáles metales se pueden soldar, y cuál proceso es el ideal para realizar la
soldadura. Si este nuevo método pasa la prueba, los ingenieros de diseño que trabajan en turbinas de
ciclo combinado, por ejemplo, tendrían una mayor selección de materiales y una calidad más confiable. Como dice Saraev, "El hecho de que ya no tengamos necesidad de realizar muchas pruebas de soldadura ha producido también enormes ahorros".
30
Nuevas Combinaciones. En CT en Múnich,
otro equipo, liderado por el Dr. Wolfgang Rossner, está trabajando en desarrollar métodos extraordinarios para combinar materiales radicalmente diferentes. Uno de ellos es la
sinterización ultra-rápida, una alternativa
frente a las técnicas de unión convencionales,
como la soldadura. En este proceso los materiales son presionados bajo una presión extremadamente alta y con alto calor, hasta que se
pegan. Este método fue utilizado durante algún tiempo, pero era muy dispendioso. Sin
embargo, cuando los materiales no son calentados por una fuente externa, sino que por el
contrario son calentados internamente por
una corriente eléctrica, sólo toma 20 minutos.
El método, que es conocido como sinterización
del plasma por chispa, ha empezado a ser utilizado recientemente en la producción de materiales cerámicos y metálicos comunes. El
equipo de Rossner está particularmente interesado en nuevas combinaciones, como compuestos de metales y cerámicas.
Rossner muestra una pieza de prueba del tamaño de una moneda. Un lado está compuesto
por acero de alta temperatura, mientras que el
otro lado es una cerámica de óxido de metal.
"Usted no puede separar estos dos materiales",
dice él. La capa límite tiene sólo unos cuantos
micrómetros de espesor y contiene una transición continua entre el metal y la cerámica. El
equipo está trabajando ahora en mejorar la adhesión entre las cerámicas y los metales, un
paso que beneficiará a todos los materiales que
tengan que soportar temperaturas extremadamente altas.
Los investigadores están pensando un paso
adelante. Ellos quieren presionar mezclas de
polvos de metales finos y cerámicas para formar materiales extremadamente refractarios.
Esto sería viable en principio, dice Rossner, cuyo
equipo está explorando aplicaciones para las
turbinas de gas y los tableros de distribución de
alta tensión. "Estos materiales harán posibles
combinaciones completamente nuevas de propiedades, como el aislamiento eléctrico de las
cerámicas, junto con la formabilidad plástica de
los metales", dice él.
Bernd Müller
Pictures of the Future
Producción e Innovación | Fusión Láser
El Dr. Ursus Krüger ha producido un objeto
intricado a partir de un metal pulverizado,
utilizando el proceso de fusión láser – una
técnica que puede fabricar rápidamente
piezas muy complejas.
De Polvos a
Piezas Terminadas
Dispositivos capaces de producir objetos tridimensionales hechos de plástico han estado en el mercado desde los años 80's.
Desde entonces, ha evolucionado una técnica llamada "producción aditiva". Ahora, acercándose al punto de aplicación industrial, podría abrirle la puerta a la fabricación local de piezas hechas a la medida, a partir de polvos metálicos.
A primera vista, la maquina luce como un
refrigerador gigante con una ventana de observación. Pero en el interior hay de todo menos frío. En el otro lado de la ventana está la
base del molde. Dentro de ella hay una capa
fina, distribuida homogéneamente, de polvo
gris a partir del cual salen motas relucientes
como si se tratara de una bengala. Un patrón
de luz hexagonal se mueve a través de la superficie del polvo. Después de un tiempo, usted puede empezar a crear una estructura regular, como si algo fuera escrito en el polvo
gris por un lápiz invisible.
"Nuestro 'lápiz' es un rayo láser; el cual
es guidado hacia el lecho del polvo de
forma recta, por un espejo de deflexión en
la parte superior de la cámara de proceso",
dice el Dr. Olaf Rehme de Siemens Corporate Technology (CT), en Berlín. "En el punto
Pictures of the Future
donde el láser golpea el polvo de acero inoxidable, la temperatura aumenta hasta el
punto de fusión del polvo, la cual es mayor
a 1,500 grados Celsius. Ahí es cuando las
partículas se funden".
La deflexión del láser – su movimiento de
escritura, en otras palabras – es controlado
por un computador, que sostiene el modelo
electrónico de una pieza compleja de acero
inoxidable. Después de que el láser ha trazado completamente el patrón regular, la plataforma del polvo desciende en una cantidad
casi imperceptible. Un mecanismo deslizador
dispersa una capa nueva de aproximadamente 50 micrómetros de espesor de polvo,
y el lápiz flameante entra en acción una vez
más. "Así es como creamos estructuras tridimensionales hechas de acero inoxidable,
capa por capa", dice Rehme.
31
Producción e Innovación | Fusión Láser
La máquina está localizada en uno de los
muchos laboratorios del distrito Siemensstadt
de Berlín. Aquí, Siemens está realizando estudios de larga duración para clientes y socios,
con el fin de determinar cuáles de sus productos y componentes de los productos se pueden
fabricar por medio de la fusión láser. "El término
'impresión 3D' es utilizado con frecuencia como
sinónimo de todos los procesos de este tipo",
dice el Dr. Ursus Krüger, jefe del grupo de investigación. "Pero en los círculos profesionales,
usualmente se emplea el término 'producción
aditiva', para referirse a estas técnicas como
una clase. Estos procesos no tienen hoy mucho
en común con las 'impresoras 3D'".
Las primeras impresoras 3D fueron desarrolladas a comienzos de los años 80's. Utilizaban
plo, ingenieros británicos del Grupo EADS "imprimieron" una bicicleta completa a partir de
polvo de nylon. Un número pequeño de piezas
individuales de la impresora fueron ensambladas y luego equipadas con la cadena y las llantas – la "bicicleta impresa" es firme y liviana,
pero es un poco inestable para montarla.
Ideal para las Cerámicas. Aparte de los ejemplos espectaculares, queda claro que la tecnología de impresión 3D ha superado desde hace
mucho tiempo sus raíces prototipo. Hoy, los
procesos basados en el láser como la fusión láser pueden procesar no sólo plásticos sino también cerámicas y muchos metales, incluido
acero inoxidable, aluminio y titanio, por ejemplo. "Eso significa que la tecnología ha llegado
por ejemplo, el Presidente de EE.UU. Barack
Obama anunció la formación de un instituto
americano de investigación que se concentrará
en desarrollar innovaciones en el campo de la
producción aditiva".
Los participantes de la planeada red “National Network for Manufacturing Innovation”–
NNMI – incluirán a agencias gubernamentales
como la NASA, la Fundación Nacional de Ciencias y el Departamento de Defensa, al igual que
universidades y empresas como Boeing e IBM.
El objetivo principal es recuperar terreno frente
a los competidores – los de hoy de Europa, y los
del futuro de China, Japón y Corea.
¿Valen la pena estas inversiones? ¿Hay realmente un futuro revolucionario a la vista?
¿Llegará el momento en que una compañía
La producción aditiva se está haciendo viable para
aplicaciones industriales. Aleaciones de metales o
mezclas de cerámicas son utilizadas para producir
uniones artificiales y piezas de repuesto.
principalmente plásticos que se endurecían rápidamente. Estos eran atomizados capa por
capa y eventualmente resultaban en un objeto
tridimensional. Las máquinas de este tipo eran
especialmente útiles para la creación rápida de
prototipos, un proceso diseñado para crear prototipos económicos y estudios de diseño en
corto plazo. "Hoy, las impresoras plásticas de
este tipo se encuentran disponibles para uso
casero a precios asequibles, desde aproximadamente 1,000 euros", dice Krüger. "Estas máquinas son populares entre los fabricantes de modelos y los artesanos aficionados".
Incluso después de 30 años de su invención, las impresoras 3D están todavía apareciendo en los titulares de prensa. Los medios
rutinariamente realizan reportes sobre el uso de
estas impresoras, con frecuencia con fines de
demostración o como parte de una campaña
de Relaciones Públicas. En el 2011, por ejem-
32
al punto donde es útil para aplicaciones industriales", dice Krüger. Pero a esto ya no se le
puede llamar más impresión, porque casi todos
estos procesos endurecen o funden una matriz
líquida o pulverizada en puntos específicos para
producir un objeto.
Algunas compañías se han especializado ya
en la producción de articulaciones de cadera,
ayudas auditivas, piezas de repuesto para carros,
o prótesis dentales. Por ejemplo, BEGO Medical
GmbH en Bremen, Alemania, produce estructuras metálicas para coronas y puentes dentales
por medio de la producción aditiva. Ya se están
produciendo componentes de esta forma para
las carreras de Fórmula Uno y la industria de
aviación; y compañías alemanas como EOS y
Concept Laser son líderes en el mundo de las
máquinas de este tipo de impresión.
"Pero estas compañías tienen mucha competencia", dice Krüger. "En el verano de 2012,
pequeña logre fabricar cualquier pieza concebible por su propia cuenta? "Todavía es muy
temprano para decirlo", dice Krüger. "Pero las
ventajas ya son obvias. Con la producción aditiva usted puede fabricar piezas muy complejas con partes cóncavas y refuerzos intrincados
en su interior; piezas que de otra forma tendrían que ser hechas a mano o elaboradas en
múltiples partes individuales, pero que ahora
se pueden producir en un solo paso controlado por computador".
Por otra parte, la debilidad de tecnologías
como la fusión láser es también evidente. "Las
piezas son creadas a partir de un lecho de partículas muy finas, lo que produce como resultado
una estructura y una superficie características.
En ingeniería mecánica, especialmente, donde
algunas piezas tienen que soportar tensiones físicas extremas, las piezas forjadas fabricadas
convencionalmente tienen todavía una ventaja
Pictures of the Future
Producción e Innovación | Fusión Láser
en robustez", dice Krüger. Además, producir una
pieza por medio de la fusión láser es un proceso
muy prolongado – más de cien horas de producción se necesitan a veces para piezas grandes. "Pero el tiempo de producción general de
una pieza se puede reducir enormemente con
la fusión láser", dice Krüger. "En contraposición
con las piezas producidas convencionalmente,
que con frecuencia tienen que ser reprocesadas
varias veces, estas piezas son hechas en la cámara de proceso de la máquina de fusión láser".
La calidad de la superficie es la única cosa que
tendría que ser mejorada, lo que implica, por
ejemplo, un paso final de pulido.
"La fortaleza de esta tecnología es que se
puede utilizar para producir piezas o partes individuales complejas, que se necesitan en can-
nología lista para la transición hacia la producción", explica Schäfer.
Para ello se están desarrollando varios proyectos con distintos grupos de Siemens. Hay
también colaboraciones externas como la del
DMRC ((Direct Manufacturing Research Center)
en Paderborn, Alemania, en el cual CT está estudiando la forma como los procesos y los materiales se pueden mejorar, en nombre de Siemens Energy. Boeing y compañías clave a la
vanguardia de esta tecnología, incluida EOS,
SLM Solutions y Stratasys están participando
también en actividades de DMRC.
"Los ingenieros tienen que revisar completamente su forma de pensar", dice Krüger. "Con
la producción aditiva, todas las formas concebibles se pueden, en principio, fabricar en sólo
Un láser controlado por computador funde piezas
nuevas de polvo de metal en
una lluvia de chispas.
tidades pequeñas", dice Krüger. "Un ejemplo
clásico del desarrollo de nuestro producto es el
nuevo sistema de ductos, conocido como
'ducto de transición' para el flujo de gas en las
turbinas de gas", dice Martin Schäfer, quien ha
estado trabajando con esta tecnología en Siemens CT desde finales de los años 90. "Esta
parte de pared delgada y curva tiene canales
muy pequeños, y es extremadamente difícil de
fabricar con tecnologías convencionales como
el colado y el fresado. Pero con la producción
aditiva, estas partes de metal se pueden producir en el computador en unos pocos días, en vez
de semanas", dice Schäfer.
Este ejemplo ilustra la forma como la producción aditiva se puede utilizar para reducir los
tiempos de producción e implementar fácilmente nuevos conceptos de diseño. "Las piezas
fundidas aquí han pasado todas las pruebas, y
ahora lo que tenemos que hacer es tener la tec-
Pictures of the Future
un paso. En el futuro, las formas que sean posibles serán limitadas sólo si el diseño creado
en el computador es físicamente viable; pero
no por las características de las máquinas fresadoras o estampadoras".
Máquinas Más Grandes, Más Rápidas.
¿Hasta dónde puede llevarnos la producción
aditiva? "Hay límites impuestos por la física en
relación a los lásers y, sobre todo, a los tiempos
de enfriamiento requeridos. Pero a pesar de
eso, estamos trabajando para ir tan lejos como
la tecnología nos pueda llevar", dice Krüger.
"Las máquinas serán más grandes, y serán capaces de utilizar múltiples lásers a la vez. Esto
acelerará considerablemente todo el proceso,
haciéndolo más económico para producir partes muy grandes. Hoy en día, ya hay ejemplos
de esta tendencia hacia máquinas más grandes. En la feria comercial Euromold, que se re-
alizó en noviembre de 2012 en Frankfurt am
Main, por ejemplo, algunas de las máquinas
mostradas tenían incorporadas cámaras capaces de manejar longitudes de borde de hasta
600 por 400 milímetros".
Desde la perspectiva de Krüger, las mejores
oportunidades para poner la producción aditiva
en acción están en el campo de los servicios.
Para las plantas industriales grandes, por ejemplo, cada minuto de inactividad cuesta mucho
dinero. Por lo que si algo se avería, las piezas de
repuesto deben ser enviadas al sitio lo más
pronto posible.
"Pero supongamos, en vez de ello, que uno
de nuestros clientes de turbinas de gas pudiera
sólo ordenar una pieza de repuesto del punto
de venta de Siemens más cercano", dice Krüger.
"El proveedor de servicio local simplemente
tendría que recolectar el paquete de datos de
la pieza y fabricarla justo allí, con su propio sistema láser. No habría costos de transporte por
las piezas de repuesto desde sitios distantes. Se
minimizaría el tiempo de inactividad. No habría
almacenamiento de piezas de repuesto, porque
sólo tendrían que salvarse los modelos digitales. Cuando se suma todo, vemos que Siemens
podría proveerle a los clientes de todo el mundo
piezas de repuesto de una forma costo efectiva
y medioambientalmente amable, a través de la
red de puntos de servicio locales".
Piezas de repuesto de cualquier tamaño "por
pedido" y disponibles en todo el mundo, sin tener que establecer líneas de producción dedicadas – sólo una máquina de fusión láser, operada
por uno o dos técnicos. Actualizaciones regulares de servicio con nuevos modelos para cualquier número de piezas, vía correo electrónico
desde la sede principal. Eso suena como una visión idealizada del futuro distante. Pero tan
pronto como las máquinas hayan alcanzado el
tamaño y la velocidad requeridos, estaríamos
prácticamente forzados a imaginarnos aplicaciones como esta. Y teniendo en cuenta los esfuerzos globales en progreso – independientemente de si son compañías como Siemens y
Boeing, fabricantes de equipos como EOS, o redes de investigación emergentes como NNMI –
hay razón para esperar un desarrollo rápido.
Sin embargo, a pesar de toda la euforia, nuevos retos se avecinan. "En las próximas décadas,
la protección de la información tomará mayor
importancia en el campo de la producción aditiva", dice Krüger. "La información, propiedad de
la compañía – modelos electrónicos – tiene que
ser protegida de personas que puedan realizar
copias piratas". Si cualquier pieza concebible
puede ser fabricada por cualquier máquina de
fusión láser lo suficientemente avanzada, el falsificador profesional sólo necesitará una cosa: la
información.
Nils Ehrenberg
33
Producción e Innovación | Servicio
Investigadores de Siemens están
desarrollando nuevas herramientas para
diagnosticar y reparar sistemas complejos.
Aquí, la información en 3D es integrada al
campo visual del técnico.
Información
por Demanda
mación que muestra, por ejemplo, cuáles
componentes presentaron irregularidades en
qué momento, dónde y en respuesta a cuáles
cargas. El análisis de estos datos ofrece información empírica valiosa que le permite a Siemens hacer predicciones exactas sobre el desgaste y la ruptura y sobre la vida útil de los
componentes individuales. Estos datos son
también la base de los servicios de valor agregado – en otras palabras, servicios que crean
valor prolongado para el cliente, con base en
el conocimiento acumulado.
Esencialmente este es un proceso de recolectar información, analizarla con la ayuda de
un software poderoso, y utilizarla para desarrollar servicios personales. Esta tendencia
hacia la "analítica de grandes datos", conocida
también como "mina de oro de información",
se puede ver en un sinnúmero de sectores (ver
Pictures of the Future, Primavera 2011, p. 82,
y Otoño 2011, p. 52). Los expertos en este
campo están hablando ya de una revolución
en los servicios. Ellos creen que los servicios
complementarios, que vayan más allá de sim-
A medida que las máquinas y las
plantas completas se están volviendo cada vez más complejas,
los proveedores de servicios y los
técnicos en sitio necesitarán acceso a información especializada.
Siemens está desarrollando los
modelos de servicio del futuro, con
el fin de maximizar la eficiencia.
Es la pesadilla del gerente de producción: las líneas de ensamblaje llegan a un
punto muerto, los sistemas electrónicos se reducen a una cacofonía de alarmas, y nada
funciona. Se requiere un manejo rápido de la
crisis, porque cada minuto de tiempo de producción perdido representa una pérdida de ingresos. Ninguna compañía puede darse ese
lujo, especialmente si tiene que fabricar sus
productos con alta eficiencia y tiempos de entrega cortos, bajo la presión de la competencia global. El mantenimiento proactivo es por
lo tanto un mercado en crecimiento dentro
del sector de servicios.
Siemens ha estado operando en este mercado desde hace mucho tiempo. Por ejemplo,
cuando un proveedor de electricidad compra
una turbina de gas de Siemens, puede firmar
también un contrato de servicio que ha sido
ajustado a sus necesidades individuales. Siemens se ocupa luego de las inspecciones de
rutina, del trabajo de mantenimiento y de
cualquier emergencia técnica mientras la
compañía está en operación total; el cliente
34
no tiene que preocuparse por nada. "Ya no le
ofrecemos al cliente únicamente los componentes; le vendemos la disponibilidad de su
planta", explica Bruno Ratkovic, quien es responsable de la administración del programa
en Leverage Service@Siemens en la unidad
de Siemens Corporate Standards and Guidance, en Múnich.
Este nivel de servicio es posible, en gran
parte, gracias a los productos inteligentes.
Equipados con inteligencia de computador y
sensores, sistemas complejos como las turbinas de gas pueden suministrar continuamente
información sobre su condición actual y así ser
monitoreados todo el día. Los especialistas del
centro de servicio pueden utilizar esta información para diagnosticar remotamente las fallas y
apoyar a los clientes vía Internet, ayudando a
garantizar, por ejemplo, que los componentes
defectuosos sean prontamente reemplazados.
Todo esto puede dar lugar a un efecto secundario positivo. Con el tiempo, los datos recolectados de las plantas alrededor del
mundo forman un conjunto gigante de infor-
plemente vender productos, para ofrecer a los
clientes soluciones hechas a la medida que se
ajusten a sus necesidades individuales, será un
mercado clave de rápido crecimiento en el futuro. Como resultado, las compañías están
siendo transformadas de fabricantes de bienes
materiales a proveedores de combinaciones
híbridas de productos y servicios.
Esta transformación estratégica, conocida
como "terciarización", ha sido abordada por
Siemens también. Por ejemplo, los investigadores de Siemens están desarrollando ideas
para servicios innovadores en el área de la entrega de las piezas de repuesto, dentro del
contexto de un proyecto conocido como "Pictures of the Future / Logística de las Piezas de
Repuesto, 2025". Para citar sólo un ejemplo,
investigadores de Siemens han desarrollado
un portal en línea que los clientes pueden utilizar para acceder a una amplia gama de productos, desde cualquier parte y en cualquier
momento, tal como lo hacen en Amazon.
Este proceso es todavía una visión, pero para
el 2025 podría funcionar así: en la planta de
Pictures of the Future
Producción e Innovación | Seguridad de la TI
En el futuro, sensores de tuberías ahorradores de energía e inalámbricos podrían
comunicarse entre sí y reportar fugas.
producción, un componente del sistema descubre, con la ayuda de sus sensores integrados, que probablemente pronto se averiará, y
transmite un informe asociado. Como resultado, un empleado de servicio utiliza una terminal móvil para fotografiar el componente.
Una aplicación especial registra, automáticamente, cuál componente está involucrado
exactamente y transmite el número del material al centro de servicio. El centro, a su vez,
organiza la entrega de la pieza de repuesto
apropiada. "Este desarrollo ayuda a entregar
la pieza correcta al lugar correcto en el tiempo
exacto", explica Ratkovic.
En el caso ideal, la pieza de repuesto requerida está disponible en las plantas de producción. Si no, la pieza puede ser producida rápidamente por medio del proceso de fusión láser
(p. 31). Finalmente, la pieza de repuesto es entregada e instalada por el empleado de servicio
durante el periodo cuando la producción del
cliente es rutinariamente apagada, como por
ejemplo en la noche, para que la producción
no sea interrumpida. En la visión de Ratkovic
del futuro, el proceso completo tomará sólo un
día. "El cliente detectará el problema en 10 segundos, ordenará la pieza de repuesto apropiada con la ayuda de una aplicación en tres
minutos, nosotros produciremos el componente terminado en 10 horas, y será instalado
en el término de 24 horas", dice él.
Realidad Aumentada en la Foto. Investigadores de la unidad de Corporate Technology
del Centro de Investigación de Siemens en
Princeton, Nueva Jersey, están pensando incluso más allá en el futuro de los servicios. Por
ejemplo, los científicos Terrence Chen y Gianluca Paladini están trabajando en procesos que
superpondrán información en el mundo real
(realidad aumentada) en tiempo real, ayudando así al técnico a navegar en un medio
ambiente complejo y a ubicar y reparar un dispositivo objetivo. La idea es que, utilizando una
infraestructura basada en la nube, el dispositivo con la pieza defectuosa solicite ayuda. Utilizando una tableta o gafas de datos conectadas a la nube, el técnico podrá ver
virtualmente a través del dispositivo, donde el
problema objetivo será resaltado.
La historia de servicio de la pieza, al igual
que las notas de técnicos anteriores aparecerá en el campo visual del técnico. Y es más,
si el técnico requiere de asistencia especializada, él podrá compartir la información con
un especialista fuera del sitio para la asistencia, paso por paso. Los servicios digitales descentralizados y baratos del futuro albergan
un potencial tremendo.
Michael Risel
Pictures of the Future
Si las Tuberías
Pudieran Hablar
Investigadores de Siemens en
Rusia están desarrollando tecnologías para apoyar la operación de infraestructuras de TI,
críticas para la seguridad
Las tuberías de gas están equipadas con
sensores para que detecten anomalías de la
presión. Sin estos sensores, los equipos de
mantenimiento tendrían que investigar cientos
de kilómetros de tubería para detectar fugas en
el evento de una caída de la presión. Sin embargo, instalar estos sensores es complicado.
Esta información será transmitida inalámbricamente de un sensor al siguiente. Pero una
norma de transmisión inalámbrica basada en la
WLAN tradicional, como la utilizada para la Internet en los hogares, que Siemens ha refinado
para plantas industriales, no es apropiada aquí
porque los sensores de monitoreo de la tubería
deberán consumir muy poca energía.
"La conservación de la energía es la tendencia clave en la transmisión de datos inalámbrica
industrial; y no es sólo un problema que afecta
a las tuberías", dice Alexander Smirnov de Siemens Corporate Technology (CT) en St. Petersburgo, Rusia. Smirnov, un experto en transferencia inalámbrica de información, utiliza la
norma IEEE 802.15.4, que fue desarrollada
para simplificar la creación de redes de sensores
finalmente engranados. El índice de transmisión de la información de este tipo de redes es
bajo, así como lo es su demanda de electricidad. La razón: cada nodo de sensores actúa
como un transmisor y un receptor, y puede pasar información sobre los nodos vecinos.
Con estos sensores en mente, las 13 personas del grupo de investigación de Sistemas Integrados Confiables de Siemens, han desarrollado un software para computadores
pequeños, ahorradores de energía, y accionados por baterías, que utilizan el sistema operativo Linux y transmiten la información de los
sensores con base en la norma IEEE. Los sensores pueden ser instalados en las tuberías a intervalos de cien metros, mientras que los computadores asociados pueden ser instalados en
las estaciones de los compresores. No hay necesidad de un cableado complicado (ver Pictures of the Future, Primavera 2008, p. 97). La seguridad es la principal prioridad aquí. Esa es la
razón por la que el protocolo de transferencia
de información está protegido contra la manipulación de piratas informáticos, quienes de
otra forma podrían tomar el control de sistemas
vitales para la seguridad. "Eso es parte también
de la norma IEEE", dice Smirnov.
Su colega Maxim Nikolaev se enfrenta a un
reto diferente. Nikolaev quiere que sus sistemas
cumplan con los requerimientos estrictos del Nivel 3 de Integridad de la Seguridad de la norma
IEC 61508. El problema es que los avances rápidos en el hardware de los computadores producen nuevas fuentes potenciales de errores – por
ejemplo, cuando los computadores viejos son
reemplazados por nuevos o cuando una nueva
versión del software es instalada.
De particular importancia aquí son los sistemas integrados – computadores que están
35
Producción e Innovación | Hechos y Pronósticos
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El Renacimiento en la Producción
Hace 200 años la primera revolución industrial marcó
el comienzo de la transición de la sociedad agraria a la
industrial. Hoy, según el estudio "Fabricando el Futuro:
La Próxima Era del Crecimiento y la Innovación Globales",
publicado por el Instituto McKinsey Global, en noviembre
de 2012, la producción industrial genera un rendimiento
de $7.5 trillones, o el 16% del producto interno bruto
(PIB), y emplea aproximadamente a 45 millones de trabajadores calificados en los países industrializados.
Con la crisis financiera terminando, la industria está
experimentando ahora un renacimiento en los países occidentales. En Alemania, las industrias manufactureras
están produciendo más, como participación del PIB (excluido el sector de la construcción), que en cualquier momento de los últimos cinco años.
McKinsey calcula que la producción representó el
19% de PIB en Alemania en el 2010. El promedio global
es del 17%, y los valores individuales fluctúan entre el
10% en el Reino Unido, el 12% en los Estados Unidos, el
20% en Japón y el 33% en China.
La Comisión de la Unión Europea pretende ampliar la
producción industrial en la UE en comparación con la participación actual del 15.5% del PIB al 20% para el 2020.
Se espera que la política industrial se centre en inversiones en innovación, mejores condiciones de mercado,
acceso a capital y un mejor entrenamiento vocacional.
Los fabricantes hacen un gran aporte a la investigación y al desarrollo dentro de un país. Por ejemplo, el
sector industrial representa más de dos terceras partes
de la actividad de I&D privada, y más del 90% de las
patentes nuevas en los EE.UU., según el Servicio de Investigación del Congreso.
Un estudio realizado por el Boston Consulting
Group en el 2011 indica que "Hecho en América" está
pagando una vez más. La industria de China está encontrando cada vez más competencia de los EE.UU.
"EE.UU. se está convirtiendo en uno de los productores
de más bajo costo del mundo desarrollado", dice Harold
Sirkin, uno de los autores del estudio. Los salarios chinos en ascenso, la mayor productividad de EE.UU. y la
debilidad del dólar podrían cerrar la brecha entre China
y los EE.UU. En el 2010 el costo de generar un dólar en
ventas era aproximadamente 12% menor en una
fábrica en China que en los EE.UU., pero para el 2015
la diferencia en el costo disminuirá al 7%.
Las fábricas inteligentes son el elemento clave de una
nueva forma de producción industrial, que, en Alemania,
es llamada "Industria 4.0". Se están empezando a dar
cambios en la producción como resultado de los sistemas
ciber-físicos (CPS) y la Internet de las cosas – dos términos
que hacen referencia a la combinación de software, sensores, procesadores y la tecnología de comunicaciones;
que son las bases de Industria 4.0. En el futuro, habrá sistemas ciber-físicos asociados con máquinas inteligentes,
sistemas de almacenamiento y plantas que intercambian
información de manera autónoma. "Gracias a los CPS, la
fábrica del futuro integrará la producción, las cadenas de
suministro y las preferencias de los clientes individuales
en tiempo real", explica el Prof. Henning Kagermann,
Presidente de la Academia Nacional Alemana de Ciencia
e Ingeniería (acatech). Sin embargo, la realización de la
Industria 4.0 requerirá de un sinnúmero de pasos en los
próximos 20 años, especialmente en lo que respecta a
normas, interfaces y procesos (p. 19).
Las fábricas inteligentes ofrecen un enorme potencial para mejorar la eficiencia de la producción. El mercado global de la automatización industrial registró una
facturación de casi $160 billones en el 2012, y llegará
aproximadamente a $200 billones en el 2015, según
IMS Research. Un reciente análisis de Frost & Sullivan
indica que el mercado de las redes industriales y de las
tecnologías de comunicación, como la Ethernet y los
En el 2009 el Sector Productivo
de China Representó Más de US$2 Trillones
Porcentaje del PIB
correspondiente a la
producción en el 2009
>30%
16–30%
<16%
40%
PIB de Producción, en billones
de dólares de EE.UU. en el 2009
2,000
EE.UU.
1,500
Japón
20%
China
Canadá
Francia
Brasil
Grecia
Italia
1,000
Malasia
India
Rusia
Turquía
España
Índices de
crecimiento de la
producción (CAGR)
2000-09
500
UK
0
-5%
0%
5%
10%
México
Corea Sudafrica
Tailandia
Alemania
Filipinas
15%
20%
Indonesia
Pictures of the Future
Fuente: Deloitte, Producción e Innovación. Conferencia de Naciones Unidas sobre Comercio y Desarrollo, Banco Mundial.
ocultos dentro de las máquinas, como locomotoras o unidades de rayos X. Como el software
y el hardware están estrechamente enlazados,
los piratas informáticos pueden infectar un
subsistema, y utilizarlo como trampolín para
atacar otros sistemas. Reemplazar un computador defectuoso conlleva riesgos también, porque el hardware exacto, de la unidad vieja, se ha dejado de fabricar ya. La
transición de microprocesadores con una
unidad de procesamiento (llamado "núcleo")
a procesadores multinúcleo más rápidos, es
el problema principal de los expertos en seguridad. En estos casos, los investigadores
tienen que desarrollar y certificar el nuevo
software – un proceso laborioso y costoso.
La respuesta de Nikolaev es utilizar un hipervisor, el cual es una pieza de software que
crea una capa entre los programas de aplicación y el hardware físico. Así, engaña a estos
programas en funcionamiento como si estuvieran corriendo en un hardware que realmente no existe. Los programas ya no ven
cuál microprocesador está realmente presente, cuántos núcleos contiene, ni cuánta
capacidad de almacenamiento está disponible. Esto permite a los programas más viejos,
que requieren de un procesador con sólo un
núcleo, correr en múltiples procesadores.
Los especialistas hacen referencia a este método como virtualización. No es nuevo, pero
Siemens decidió desarrollar su propio virtualizador.
Aunque el hipervisor le facilita las cosas
al personal de mantenimiento y de soporte
de la TI, ese no es su propósito. "Nuestra plataforma tiene mucho más tolerancia a los
errores que cualquier otro sistema", dice Sergey Sobolev, quien lidera el grupo de investigación. Como el hipervisor separa los programas del hardware asociado, los
desarrolladores pueden definir áreas del sistema de computador que estén totalmente
protegidas contra el acceso externo – por
parte de piratas informáticos, por ejemplo.
Estas áreas podrían incluir controlar la energía de un tubo de rayos X o la función de parada de emergencia de un brazo robótico.
Otras áreas del sistema podrían permanecer
accesibles para los clientes – por ejemplo,
para el mantenimiento remoto. Ambas áreas
correrían en el mismo computador, pero los
programas no tendrían influencia entre sí.
El nuevo hipervisor de Siemens está todavía en la etapa de investigación básica. Un
prototipo está programado para salir al mercado en otoño de 2013, dice Nikolaev. "Demostraremos que el hipervisor cumple con
los requerimientos de certificación IEC para un
producto seguro".
Bernd Müller
Categorías de los Bienes Manufacturados
Puestos de Trabajo Vacantes en Producción
Casi la mitad de toda la producción se realiza cerca del cliente
Disminución de trabajadores calificados en las
principales economías
9%
Transables intensivos en
mano de obra:
p.ej. textiles, muebles, joyería, cuero, juguetes
Innovación global de los
mercados locales:
p.ej. químicos,
automóviles, eléctricos
y otra maquinaria
11
Tasa de desempleo (%)
India
10
5
EE.UU.
7%
9
34%
3
8
China
22%
0.5
7
Alemania
28%
6
Mercancías intensivas en
energía y recursos:
p.ej. productos de refinerías de
petróleo, industria maderera y
papelera, minerales, metales
sistemas inalámbricos, crecerá pasando de €854 millones de ingresos en el 2010 a casi €1.6 billones en el
2015. Esto se deberá a la búsqueda de una mayor productividad y a las reducciones en los costos, derivadas
del uso de información en tiempo real. La demanda de
computadores industriales rápidos y confiables está creciendo también. Frost & Sullivan predice que el mercado global de estos computadores crecerá, pasando
de $2.1 billones en el 2011 a $3.2 billones en el 2015.
Según un pronóstico de TechNavio, el mercado global
de software de producción digital crecerá un 7.5% al
año entre el 2011 y el 2014, y hasta en un 9.5% anual
en la región de Asia-Pacífico.
El mercado global de tecnología de impresión en
3D, conocida también como producción aditiva, crecerá a aproximadamente $5.2 billones en el 2020,
según los cálculos de la investigación de mercado de
EE.UU. del instituto Global Industry Analysts. Con esta
tecnología, máquinas controladas por computador son
Procesamiento regional:
p.ej. alimentos, bebidas,
productos fabricados de
metal y plástico, material
impreso
Participación de
empleadores
que reportan
Japan
dificultad para
llenar las
vacantes (en %)
Brasil
5
4
10
20
30
utilizadas para fabricar productos directamente desde
la información del diseño, construyéndolos capa por
capa a partir de materias primas líquidas o pulverizadas. En el futuro, las piezas de repuesto podrán ser
suministradas de esta forma con poca demora, "directamente desde la impresora".
La gente está cada vez más pasándose al software
de fuente abierta cuando necesita bases de datos, navegadores de la Web, clientes de e-mail, o sistemas de administración de desarrollo o contenido. Este software
está a disposición del público sin ningún costo y, dependiendo de la licencia, puede ser copiado, modificado y
distribuido a otros de forma gratuita. Muchas compañías
se han pasado al sistema operativo de fuente abierta,
conocido como Linux, para ejecutarlo en sus servidores.
El software de fuente abierta y las plataformas Web existentes se pueden utilizar también para integrar a los
participantes en el proceso de desarrollo del producto en
cualquier parte, y en cualquier momento. Esta tendencia
40
50
60
70
80
es conocida como "tercerización masiva". En principio,
podría permitirle a un diseñador en Europa simplemente
enviar las especificaciones de producción vía e-mail a un
cliente en Australia, por ejemplo, quien podría imprimir
el producto deseado, como una bombilla, todo por su
cuenta, o incluso hacer un aporte en una etapa temprana
del proceso de diseño para la lámpara (p. 18). Esta tecnología se utilizará con más frecuencia cuando los procesos de escaneo utilizados para obtener modelos en 3D
sean simplificados, se cuente con la certificación de las
simulaciones, las impresoras 3D sean menos costosas y
el software mejore. Las aplicaciones fluctúan desde implantes médicos hasta los componentes plásticos utilizados en las aeronaves y los robots industriales. Neil Gershenfeld, quien dirige el Centro de Bits y Átomos del
Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Boston,
confía en que la "impresión en 3D transformará la industria y el comercio".
Sylvia Trage
Economías Emergentes: Ganancias Dramáticas
Rol Relativo de la Producción
Clasificación por la participación del valor agregado
en la Producción nominal global
Producción como porcentaje del PIB nacional en el 2010
Puesto
1980
1990
2000
2010
1
EE.UU.
EE.UU.
EE.UU.
EE.UU.
China
33
2
Alemania
Japón
Japón
China
Corea del Sur
28
3
Japón
Alemania
Alemania
Japón
Indonesia
25
4
Reino Unido
Italia
China
Alemania
Japón
20
5
Francia
Reino Unido
Reino Unido
Italia
Alemania
19
6
Italia
Francia
Italia
Brasil
México
17
7
China
China
Francia
Corea del Sur
Italia
15
8
Brasil
Brasil
Corea del Sur
Francia
Rusia
14
9
España
España
Canadá
Reino Unido
Brasil
13
10
Canadá
Canadá
México
India
India
13
11
México
Corea del Sur
España
Rusia
España
12
12
Australia
México
Brasil
México
EE.UU.
12
13
Holanda
Turquía
Taiwan
Indonesia
Canadá
11
14
Argentina
India
India
España
Francia
10
15
India
Taiwan
Turquía
Canadá
Reino Unido
10
Pictures of the Future
Fuente: Deloitte, El Futuro de la Producción, 2012
Productos de tecnología
globales: p.ej.
semiconductores,
electrónicos,
computadores, productos
médicos y ópticos
Número de
puestos de
trabajos vacantes
en millones
Promedio 17
37
Fuente: McKinsey Global Institute, IHS Global Insight, Div. Estadísticas de las Naciones Unidas, BEA
Fuente: McKinsey, Fabricando El Futuro, basado en datos de IHS Global insight, OECD, ASM 2010
Producción e Innovación | Hechos y Pronósticos
Producción e Innovación | Biominería
En un método de extracción llamado
biolixiviación, el mineral es tratado con ácido
y aire para disolver su contenido de metal.
Pila de
mineral
Aire
Sistema de
ventilación
Aire
Zanja
de captura
10%
Planta de
recuperación
del metal
Cuenca de
solución de
lixiviación
prolífica (PLS)
Aprox.3°
90%
Capa de plástico
y minerales
Ajuste
del pH
Solución
reciclada
800 m
Mineros
Microscópicos
2,400 m
En un proceso bien establecido en la minería de cobre y oro, se
emplean bacterias naturales para separar el metal de su mineral.
Contrario a la fundición, este no requiere casi energía. De una
forma similar, las bacterias podrían en poco tiempo, estar ayudando
a reciclar los desechos industriales.
Axel Schippers guarda sus tesoros en el
Instituto Federal de Geociencias y Recursos
Naturales de Alemania, en Hanover. Allí, cerca
de 1,500 cepas de bacterias son congeladas
a -140°C. Cuando se necesitan, Schippers, un
geomicrobiólogo, puede sacar estos organismos de su lugar helado de reposo. Estas bacterias incluyen las especies Acidimicrobium,
Acidithiobacillus, Leptospirillum y Sulfobacillus. "Estas bacterias son todas acidofílicas –
es decir, les gusta estar en un medio ambiente
ácido – y pueden oxidar los sulfuros de metal", explica Schippers. "Esa es la razón por la
cual cumplen todas un papel importante en
la biominería".
La biominería es un método de extracción
de metales que está basado en el uso de bacterias. "Esta tecnología representa hoy cerca del
15% de toda la minería de cobre a nivel mundial", dice Schippers. "Es cerca del 3% de toda la
minería de oro y es utilizada en menor grado en
la minería de níquel, cobalto y zinc". Los centros
de biominería están en las minas de cobre de
Chile y en las minas de oro de Ghana, Sudáfrica,
Asia Central y Australia.
38
Los minerales metalíferos que contienen
cobre, zinc y níquel están compuestos, en
gran medida, de compuestos de sulfuro de
metal (sulfuros metálicos). Como estos compuestos son insolubles, la única forma de extraer su contenido de metal es calentar el mineral en un horno de fundición, un proceso
que requiere de cantidades enormes de energía. "Las bacterias, de otra parte, disuelven estos metales, pero sin la necesidad de temperaturas altas, como en la planta de fundición",
explica Schippers.
Un método de biominería particularmente
efectivo es conocido como biolixiviación.
"Aquí, el mineral triturado es atomizado con
ácido sulfúrico diluido. Esto estimula el crecimiento de las bacterias acidofílicas que se presentan de forma natural en la roca. Las bacterias colonizan los minerales y oxidan los
sulfuros metálicos insolubles, convirtiéndolos
en sulfatos metálicos solubles", dice Schippers.
El líquido que sale del fondo de la pila contiene
los metales disueltos. Al someter esta solución
a un proceso electrolítico, el metal es extraído
en su forma pura y sólida.
Schippers conoce más de 30 cepas de bacterias que son apropiadas para la biominería, y
esta cifra está creciendo de manera constante.
"Obviamente, esto amplía el rango de aplicaciones. Hoy sabemos cuáles bacterias son apropiadas para minerales específicos y, lo más importante, qué condiciones necesitan para trabajar
más eficientemente". Durante mucho tiempo,
la biominería fue vista como una alternativa
ecológica frente a la fundición tradicional, la
cual no sólo requiere mucha energía sino que
además produce dióxido de azufre, que a su vez
conduce a lluvia ácida. "Pero ese no es un problema en las plantas de fundición modernas,
donde más del 99% del dióxido de azufre es
convertido en ácido sulfúrico, que ahora es un
subproducto importante de la extracción de cobre", explica Schippers.
Sin embargo, la biominería tiene sentido
gracias a sus bajos requerimientos de energía.
"La biominería no pretende reemplazar los
métodos de fundición tradicionales", dice
Schippers. Estos métodos son todavía mucho
más eficientes para los minerales ricos en metales. Pero cuando los precios de las mercancías son altos y se hace económico explotar
reservas de bajo grado, la biominería puede
ser una alternativa genuina".
La biominería ha sido introducida también
en la extracción de níquel, cobalto y zinc. La
Compañía Minera Talvivaara de Finlandia, ha
desarrollado su propio proceso de biolixiviación, con baterías que pueden extraer simultáneamente varios metales diferentes del mismo
depósito de mineral. Este proceso es utilizado
en la mina de la compañía, donde los depósitos fueron considerados por mucho tiempo
como de muy bajo grado para ser comercialmente viables. Gracias a la biominería, Talvivaara se ha convertido en el mayor productor
de níquel de Europa.
Según Schippers, hay un área donde todavía
se requiere mucha investigación: "La biominería
de las tierras raras está todavía en gran parte en
la etapa experimental", dice él. Sin embargo, en
el reprocesamiento y reciclado de las escorias industriales, el uso de bacterias podría tener en
buen sentido comercial. "Estudios de laboratorio
y pruebas piloto han demostrado que las bacterias se pueden utilizar para reprocesar las escorias, que de otra forma terminarán como vertedero, debido a su alto contenido de metales
pesados", dice Schippers. En la actualidad, como
lo explica Schippers, los procesos piloteados en
el laboratorio no son todavía comercialmente viables. Pero esto podría rápidamente cambiar, si los
precios de la mercancía suben bastante. En ese
caso, podría ser muy rentable biolixiviar los desechos y la chatarra electrónica, y extraer los metales valiosos que contiene.
Nils Ehrenberg
Pictures of the Future
Producción e Innovación | Materiales
Los productos electrónicos son verdaderos
tesoros. En el 2010, 7.7 millones de teléfonos
inteligentes fueron vendidos en Alemania. Estos teléfonos contenían un total de 230 kilogramos de oro, más de 2.3 toneladas de plata, y
85 kilogramos de paladio – todos escondidos
en artículos como contactos eléctricos y soldadura en tarjetas de circuitos impresas. Kilo por
kilo, eso reduce un porcentaje mayor de metales preciosos respecto a los disponibles en las
mejores minas del mundo. Después de la vida
de servicio usual de tres a cuatro años, estos teléfonos móviles podrían, por lo tanto, producir
contiene", sugiere él. "Si la composición de un
teléfono celular individual es conocida, estos
procesos se podrían automatizar. Estamos, por
lo tanto, creando una base de datos con esa información en este momento".
Otra dificultad es el esfuerzo logístico que
se necesita para la recuperación. Los teléfonos
celulares viejos son recolectados en un índice
de sólo el 5% por año. Con mucha frecuencia
estos dispositivos van a un cajón por años o terminan en la basura. Similarmente, en Alemania
el 80% de los carros que salen de registro son
exportados, y después de varios años más de
Los desechos de los hogares e industrias contienen muchos
materiales valiosos, y gran parte de ellos no son reciclados.
Siemens está, por lo tanto, desarrollando sistemas
automatizados para reciclar componentes como motores
eléctricos y fibras de carbono. La compañía acepta también
equipo viejo e incluso toma en cuenta la reciclabilidad futura en
la etapa de diseño del producto.
servicio son usualmente chatarrizados, sin ningún reciclaje apreciable. Como comparación, la
extracción de materias primas de los depósitos
naturales es mucho más sencilla en términos
de logística.
Pero la demanda de materias primas está
creciendo enormemente (ver Pictures of the Future, Otoño 2011, p. 82) y de algunas de ellas,
como los metales de las tierras raras (ver Pictures of the Future, Otoño 2011, p. 100) y de
tungsteno, niobio y galio, la disponibilidad muy
pronto alcanzará niveles críticos. China, por
ejemplo, tiene un monopolio virtual en materia
de extracción de tierras raras. Sólo se han encontrado depósitos muy pequeños de muchos
metales y la mayoría de estos depósitos están
ubicados en países políticamente inestables.
Todos estos factores están manejando el desarrollo del reciclaje y la expansión del manejo
de desechos de ciclo cerrado. El reciclaje reduce
la dependencia de las importaciones y reduce
Por qué el Reciclaje
Vence a la Disposición
un valor importante. El concepto de recuperar
materiales preciosos de los desechos de los hogares e industrias es conocido como "minería
urbana". Pero antes de que se establezca el manejo de desechos de ciclo cerrado para todas
las materias primas valiosas, habrá que solucionar un sinnúmero de obstáculos.
Por ejemplo, un solo teléfono celular contiene menos de 0.4 gramos de metales preciosos. Cuando el teléfono pasa a través de una
trituradora, estos materiales son mezclados
con otros, con frecuencia dificultando su separación. Si queremos que el esfuerzo de recolectar, separar y procesar sea rentable, se
deberán recuperar también otros materiales,
como el cobre.
Esa es la razón por la cual el Profesor Stefan
Gäth, del Grupo de Proyectos Frauenhofer para
el Reciclaje de Materiales y Estrategias de Recursos en Alzenau y Hanau, Alemania, es partidario del reciclaje inteligente. "En vez de diluir
la concentración de materiales específicos con
una trituradora, nosotros podríamos, por ejemplo, retirar deliberadamente la alarma de vibración con el fin de recuperar el tungsteno que
Pictures of the Future
39
Producción e Innovación | Materiales
Los productos que contienen una mezcla de materiales
altamente especializados son difíciles de reciclar. El
diseño del producto está cambiando para maximizar la
facilidad del desmontaje.
los desechos. Sin embargo, no se debe confundir con "reducción" – un proceso que sólo produce material de menor calidad, como una
banca de un parque hecha de desecho plástico.
Desde hace mucho tiempo se han establecido sistemas de reciclaje para el vidrio, el papel
y muchos metales. En el caso de algunos metales como cobre y hierro, la cantidad de material reciclado en los productos nuevos es de más
del 50%, en todo el mundo.
El reciclaje funciona bien para las máquinas
y las estructuras con piezas de acero o aluminio grandes, pero el Dr. Ulrich Bast, un experto
en materiales de Siemens Corporate Technology (CT) afirma, "Nuestros desechos se están
volviendo cada vez más complejos. Muchos
productos, como carros, aeronaves, teléfonos
celulares y LEDs, contienen cada vez más una
mezcla de materiales muy especializados. Los
módulos electrónicos y los productos livianos
que utilizan acero, aleaciones y materiales
compuestos contienen muchos componentes
valiosos como oro, platino, paladio, cobre, metales de tierras raras, fibras de vidrio y plástico,
pero todos están estrechamente unidos. Esto
dificulta aún más el reciclaje. El desmantelamiento fácil posterior deberá ser, por lo tanto,
el objetivo clave del diseño". Hasta la fecha, según Frost & Sullivan, los índices de reciclaje en
todo el mundo de componentes electrónicos
y aparatos eléctricos ha sido de aproximadamente el 19%.
40
El Dr. Jens-Oliver Müller, líder del proyecto
de Reciclaje en CT, y su equipo de investigación
en Múnich están abordando esta situación en
el Proyecto MORE (Reciclaje de Motores), el cual
es apoyado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación. Por ejemplo, el equipo está
desarrollando métodos para recuperar los imanes permanentes de varios sistemas. No ha habido una solución de reciclaje satisfactoria para
estos imanes hasta ahora. Los motores sincrónicos compactos y livianos de los carros eléctricos y los generadores de las plantas de energía
eólica utilizan imanes poderosos de neodimiohierro-boro que contienen hasta 30% de neodimio y cantidades más pequeñas de disprosio,
praseodimio y otros metales de las tierras raras.
Sacando Mayor Provecho de los Imanes.
"Aparte de reciclar materiales, es importante
también ampliar la vida de los productos reparándolos, reutilizándolos, renovándolos y actualizándolos", dice Müller. "En MORE estamos
explorando una variedad de métodos de reciclaje. Por ejemplo, estamos realizando investigación sobre cómo un kilogramo de imanes pesados o de otros componentes de los motores
viejos de los carros eléctricos se puede recuperar, reparar y reutilizar. Sin embargo, esto requiere de un diseño del motor que se mantenga durante un número de años. Estamos
evaluando también para determinar qué tan
bien se puede reutilizar un material magnético
Los paneles aislantes en los trenes subterráneos de Siemens (parte superior izquierda) son instalados sólo entre el armazón y el revestimiento de madera,
facilitando así el reciclaje. Aunque los investigadores de Siemens están desarrollando su método para reciclar imanes
permanentes (arriba), ellos se centran
principalmente en los metales de las tierras raras. El Dr. Heinrich Zeininger (derecha) desarrolló una técnica para reciclar fibras de carbono, que separa
confiablemente los plásticos y deja intacto el textil de carbono.
si el material preclasificado es limpiado, triturado, fundido y sinterizado en un nuevo imán.
Al mismo tiempo, estamos investigando sobre
el reciclaje de las materias primas. Mediante la
recuperación de las materias primas es posible
no sólo producir imanes de todas las formas y
tamaños, sino también reajustar sus propiedades magnéticas".
Si queremos que el reciclaje sea una fuente
seria de materias primas, el proceso involucrado tendrá que ser significativamente más
eficiente. En cooperación con el Instituto de Automatización de Fábricas y Sistemas de Producción en la Friedrich-Alexander-Universität en Erlangen-Nürnberg, Siemens está investigando
conceptos para automatizar el desmonte de
motores eléctricos. Otro socio importante del
proyecto MORE es la compañía de reciclaje alemana Umicore AG & Co. KG, que cuenta con el
más alto nivel de experticia en Europa en la recuperación de metales, utilizando procesos térmicos. Frank Treffer, director de proyectos de
Umicore, ve mucho potencial en esta área.
"Grandes cantidades de materiales valiosos es-
Pictures of the Future
Producción e Innovación | Materiales
tán ampliamente distribuidos en la basura – por
ejemplo, los pedacitos de plata en cada una de
las miles de etiquetas RFID", dice él. "Fundamentalmente, las tecnologías de reciclaje modernas hacen posible recuperar estos materiales. Pero todavía hay una brecha importante en
términos de logística".
Un Solvente que Ahorra Fibras de Carbono. Los investigadores de Siemens están
también involucrados activamente en otro
campo del futuro. El experto en Corporate Technologies, Dr. Heinrich Zeininger está trabajando
en el reciclaje de fibras de carbono a partir de
materiales compuestos reforzados con fibra.
Este material de construcción liviano combina
la alta rigidez de las fibras de carbono con la
moldeabilidad de la matriz del plástico. Es utilizada en la construcción de aeronaves, vehículos
espaciales y automóviles. Las fibras de carbono
son costosas y requieren de mucha energía para
su fabricación. Adicionalmente, las fibras plásticas son carbonizadas, lo que significa que son
convertidas en carbono a altas temperaturas. La
longitud de estas fibras y la forma del material
tejido producido a partir de ellas, son adaptadas
exactamente a los requerimientos del componente que está siendo fabricado.
Hasta ahora el único método de reciclaje
disponible era la pirólisis, lo que significa quemar el plástico – un proceso que tiende a dañar
las fibras, haciendo que se enmarañen y enreden. En ese punto, éstas sólo pueden ser cortadas en piezas pequeñas y utilizadas para producir, por ejemplo, polímeros conductores. Pero
esto es un callejón sin salida en términos del ciclo de los materiales. En vista de ello, los científicos de CT han desarrollado ahora un método
de reciclaje "solvolítico" cuya patente ha sido re-
Pictures of the Future
gistrada. Este método utiliza un solvente para
remover el plástico.
Como resultado de este proceso, las fibras
de carbono son dejadas intactas en toda su longitud, los materiales tejidos mantienen su
forma, e incluso sus superficies permanecen sin
daños, lo que garantiza la buena adhesión al
plástico. La reutilización de estas fibras requiere
significativamente menos energía de la que se
necesitaría para carbonizarlas a 2,000°C.
Zeininger desarrolló este proceso como
parte de la Iniciativa del Grupo Bávaro MAI Carbono, que es apoyado por el Ministerio Federal
de Educación e Investigación. "Gracias a sus propiedades especiales, materiales reforzados con
fibras de carbono serán utilizados más y más
por Siemens, por ejemplo, en motores y aspas
de rotores", explica él. "Nuestro proceso es útil
porque el concepto de reciclaje es siempre una
parte necesaria del desarrollo de productos nuevos. El siguiente reto será integrar las fibras de
carbono recuperadas a los productos nuevos,
aun cuando la geometría del componente
nuevo difiera de la del componente original".
En cuanto al ciclo de vida del producto, el
Sector Healthcare de Siemens está preocupado también por proteger el medio ambiente
y utilizar los recursos de manera eficiente. Para
ello, ha desarrollado un concepto de devolución multi-etapas. Los dispositivos usados,
como las máquinas de rayos X, serán remanufacturadas en "sistemas reformados". Los componentes individuales serán reutilizados o usados como piezas de repuesto, y los materiales
valiosos, como el metal pesado molibdeno
que está recubierto por los emisores de rayos
X, será reutilizado.
El diseñar para reciclar es otro método prometedor. Este involucra diseñar productos de
forma tal que se maximice la facilidad de desmonte y la separación de los materiales. En este
contexto, los materiales no reciclables son retirados antes de que los componentes viejos
sean reprocesados. Por ejemplo, las estructuras
de aluminio de los trenes subterráneos de Siemens son unidos por tornillos hexagonales, fácilmente retirados. Los trenes contienen también una gran cantidad de metales reciclados,
y sus paneles aislantes son instalados sólo entre
el armazón y el revestimiento de madera. Las
baldosas de corcho para reducir el ruido del impacto en los pisos son cubiertos con papel aluminio y caucho. Estas capas de materiales pueden ser sencillamente quitadas cuando los
trenes son desensamblados (ver Pictures of the
Future, Otoño 2011, p. 88).
Dada la variedad de recursos valiosos extraíbles a los precios actuales y los requerimientos de energía para su remoción, será
cada vez más importante crear ciclos de materiales cerrados, en el futuro. "Una forma en
la que Siemens puede ayudar a aumentar el
reciclaje en todo el mundo será ampliar los
servicios de los productos", dice Müller. "En los
casos donde se cobren tarifas por la disposición, los clientes estarán particularmente interesados en incluir el reciclaje en el paquete
de servicios de Siemens".
Fenna Bleyl
Bombillos Fluorescentes:
El Lado Brillante del Reciclaje
Los bombillos fluorescentes son energéticamente muy eficientes. Como resultado, están reemplazando cada vez más a los bombillos incandescentes. Los bombillos fluorescentes contienen no sólo vidrio
y metal sino también materias primas valiosas como mercurio y elementos de las tierras raras. Más del
90% de los materiales de estos bombillos se pueden reciclar – y Osram ha desarrollado ahora su propia
técnica para reciclar el polvo de fósforo que contiene elementos de las tierras raras. Los bombillos fluorescentes tienen un revestimiento fluorescente dentro de sus tubos de vidrio. Este revestimiento convierte la
luz ultravioleta, que es creada por una descarga eléctrica en el tubo, en luz visible. La mezcla fluorescente
del revestimiento contiene óxidos de los elementos de las tierras raras cerio, europio, lantano, terbio e
itrio; y estos óxidos son los que le dan a la luz su color particular. Los bombillos fluorescentes contienen
también cantidades pequeñas de mercurio. Como resultado, la UE presentó una ley en el 2006 que estipula que sólo se puede disponer de ellos en sitios de recolección especiales. Aproximadamente el 35% de
todos los bombillos fluorescentes de la UE son actualmente devueltos para su disposición. Osram toma
los bombillos de los sitios de recolección y recicla, no sólo su vidrio y metales, sino también el mercurio y
los elementos de las tierras raras. El primer paso en este proceso es soplar o lavar el polvo de fósforo de
los bombillos. Calentar el vidrio y el polvo residual en un sistema cerrado que luego vaporiza el mercurio,
el cual puede subsecuentemente ser recuperado con una pureza del 99.9%. Otro procedimiento que fue
desarrollado y patentado por Osram extrae los óxidos de las tierras raras del fósforo separado, en un
grado de pureza del 99.99%. Todos estos materiales reciclados pueden ser utilizados para producir nuevos bombillos fluorescentes. Esto conserva los recursos y ayuda a proteger el medio ambiente.
41
Producción e Innovación | Procesamiento de Leche
La cooperativa Vasudhara procesa la leche
de su región vecina, en plantas
totalmente automatizadas, para producir
una gama de productos lácteos.
La Mina de Oro de la India
El pueblo de Karanjveri, en el estado indio
occidental de Gujarat, es polvoriento y seco la
mayor parte del año. El sol golpea a los pobladores con temperaturas de hasta 50 grados Celsius. Kaushikaben Deshmukh de 37 años vive
aquí en una comunidad tribal con su esposo, su
hijo de 16 años y su hija de 15 años. La familia
tiene ocho vacas y obtiene un ingreso mensual
de 25,000 rupias o aproximadamente $460,
suministrando aproximadamente 1,650 litros
de leche a la cooperativa lechera del pueblo.
Esta es una cantidad principesca para los Deshmukh, quienes eran trabajadores agrícolas sin
tierra en su pueblo hace apenas 10 años.
Su historia se repite a menudo en los pequeños pueblos y villas de los estados de Maharashtra y Gujarat. Miles de familias tienen la "Valsad
District Cooperative Milk Producers' Union Ltd.
(Vasudhara)" gracias a la cual obtienen un ingreso regular y mejoran las condiciones de vida.
Vasudhara empezó operaciones en 1973 y
está conformada por 370 cooperativas rurales,
con aproximadamente 100,000 productores de
leche y granjeros. Las cooperativas rurales compran la leche a los granjeros y facilitan la implementación de tecnología y de técnicas de administración profesional en producción lechera.
En las plantas de Vasudhara en Alipur, Nagpur
y Boisar esta leche es empacada para la venta
o procesada adicionalmente en productos
42
Millones de Productores de
Leche en la India pueden
ahora aumentar sus ingresos –
gracias a la nueva tecnología
que hace a las plantas
productoras de leche más
eficientes y productivas.
como yogurt, cuajada, queso, requesón, queso
crema, mantequilla, helado o ghee (mantequilla clarificada). El alcance del procesamiento de
leche en productos lácteos es enorme, ya que
sólo el 35% de toda la leche consumida en la
India es procesada, según el Comité de Desarrollo Lechero Nacional (NDDB- National Dairy Development Board) del país.
El programa del NDDB "Operación Inundación", que es uno de los programas de desarrollo rural más grandes del mundo, es acreditado
por hacer de la India el productor más grande
de leche del mundo. El programa se inició en
1970 con los objetivos de aumentar la producción de leche, aumentar el ingreso rural y ofrecerle leche asequible a los consumidores. En
1990, junto con otras 12 cooperativas, Vasudhara se convirtió en miembro de la Federación
de Comercialización de Leche Cooperativa de
Gujarat (GCMMF), la organización de comercialización más grande de productos alimenticios
de la India. La GCMMF opera plantas en Alipur
y en Boisar, en Maharashtra.
"Para nosotros, no se trata sólo de operar un
negocio rentable", dice Darshan Mehta, gerente
general de la planta Vasudhara Dairy's Boisar,
"sino de ofrecerle también un ingreso confiable
a los productores de leche. Suena como un cliché, pero nuestro negocio sólo puede crecer si
los productores prosperan". Hoy, la planta de
Boisar provee 300,000 litros de leche por día a
la capital financiera de la India, Mumbai.
Los productos procesados de Vasudhara
son comercializados bajo la marca popular
"Amul" y deben cumplir consistentemente con
los altos estándares de calidad, establecidos
por la GCMMF. La cooperativa compite con
grandes lecherías privadas al igual que con lecherías locales pequeñas, por lo que constantemente tiene que invertir en un proceso de
producción más eficiente. Las plantas automatizadas son, en gran parte, responsables de
esta eficiencia – que es donde Siemens cumple un papel importante.
La Automatización Totalmente Integrada
(TIA) de Siemens ha sido instalada en todas las
operaciones de la Lechería Vasudhara. Esta tecnología integra todo el hardware y el software
utilizado en la línea de producción – desde el
punto de recepción de los tanques de leche
hasta el procesamiento, empaque y distribu-
Pictures of the Future
Producción e Innovación
ción de la leche. Gracias a TIA, la Lechería Vasudhara es capaz de transportar leche de forma
segura, manejar los tanques de leche confiablemente y hacerle seguimiento al movimiento
de los materiales, cumpliendo a la vez, continuamente, con los requerimientos de las especificaciones del producto. Un sistema de control
del proceso, personalizado para satisfacer los
requerimientos de procesamiento de leche,
ofrece las últimas herramientas digitales para
las operaciones lecheras. Todos los pasos involucrados en el procesamiento – desde la limpieza y separación de la leche desnatada y la
crema, hasta el establecimiento del contenido
de grasa, la pasteurización, homogenización,
esterilización y refrigeración – son controlados
por medio de la instrumentación en línea.
Por Qué la Calidad Paga. Al mismo tiempo,
cada carga de leche del tanque tiene que pasar
por 14 pruebas de control de calidad. Si la entrega se ha dañado o contiene un mejor contenido de grasa del especificado, es rechazada.
Los productores de leche tienen también un incentivo por suministrar leche de alta calidad,
porque se les paga de acuerdo a la leche que
ellos distribuyen. Utilizando un identificador de
códigos, la tecnología de automatización en el
punto de recepción evalúa el contenido de
grasa de la leche suministrada por un productor
de leche individual y luego acredita la cantidad
apropiada en la cuenta bancaria del productor
en el término de 24 horas. El sistema anterior
sólo podía realizar pagos mensuales.
"Siemens tiene un área especial dedicada exclusivamente a los requerimientos de la industria de alimentos y bebidas", dice Bhaskar Mandal, Jefe de Automatización para el Sur de Asia,
del Sector Industry de Siemens. "En los últimos
15 años, la tecnología suministrada por esta
área se ha convertido en la norma para la industria lechera india. Gracias a nuestra tecnología,
la Lechería Vasudhara ha reducido sus costos
operativos, puede garantizar una calidad más
consistente del producto, y puede ampliar flexiblemente su capacidad. Estas mejoras benefician tanto a consumidores como a proveedores". Añade Darshan Mehta: "Gracias a la
automatización, ahorramos dinero. Este dinero
puede ser reinvertido luego en ampliar nuestra
capacidad y modernizar nuestra tecnología del
proceso. Al mismo tiempo, podemos producir
suficiente leche para abastecer a toda la ciudad".
La Lechería Vasudhara tiene planes de ampliar su capacidad en el futuro próximo a 1.1 millones de litros por día, como parte de su programa "Camino al 2015". Y esa será una historia
de éxito tremenda para la compañía – y para
muchos productores de leche indios.
Bijesh Kamath
Pictures of the Future
En Resumen
Las compañías se están preparando para colocar su producción industrial en un nuevo nivel, con
el fin de fabricar más eficiente y flexiblemente – y
aumentar la creación de valor. Los mundos real, digital y virtual se están fusionando en los sistemas ciberfísicos gracias al software, a la tecnología inalámbrica y a los procesadores. En Alemania esta
evolución es conocida como Industria 4.0. Los gobiernos alemán y estadounidense están apoyando
proyectos de investigación público-privados muy
ambiciosos en esta área (pp. 10, 13, 41).
Las industrias altamente automatizadas,
como los fabricantes de automóviles y aeronaves,
son pioneros de los nuevos conceptos de producción. Ford, por ejemplo, está trabajando conjuntamente con Siemens, y ha desarrollado una plataforma de manejo global para su software y
hardware. Aquí, la visión de una base de datos para
todo se ha convertido en una realidad (pp. 15, 19).
La compañía de reciente creación en EE.UU.,
Local Motors ilustra qué tan eficiente y barato
puede ser el diseño de nuevos productos. Desarrolladores externos utilizaron una plataforma de TI
compartida para construir el carro deportivo Rallye
Fighter. Esta tendencia es conocida como co-creación. La colaboración de tantos individuos creativos
la hizo posible el software PLM Solid Edge de Siemens (pp. 13, 19).
El software de simulación se está volviendo
cada vez más sofisticado. Los especialistas en el
software PLM de Siemens están trabajando meticulosamente en programas que serán capaces de predecir cómo los materiales compuestos de fibra de
carbono se deformarán durante la colisión de un
automóvil, qué niveles de sonido generará una turbina eólica, y qué constituye el patrón más efectivo
de movimiento para los brazos robóticos en las líneas de ensamble (p. 20).
Los materiales comunes, en nuevas combinaciones, ayudan a mejorar los productos. Siemens está
realizando investigación en combinaciones de cerámicas y metales, al igual que en compuestos de varios metales que previamente eran difíciles de unir.
Con procesos de producción aditiva, componentes
complicados pueden ser rápidamente producidos
directamente, con base en la información del diseño – por ejemplo, utilizando un láser para fundir
el polvo de acero capa por capa con el fin de construir un componente (pp. 29, 31, 35).
En el futuro, robots inteligentes y seres humanos
trabajarán conjuntamente mano a mano para permitir una producción más flexible. Pero las personas
mantendrán la autoridad en la toma de decisiones –
lo que significa que tendrán que adaptarse continuamente a la última tecnología (pp. 23, 25).
GENTE:
Industria 4.0 en Siemens:
Peter Herweck, Corporate Development
[email protected]
Marion Horstmann, Industry
[email protected]
Dr. Wolfgang Heuring, Corporate Technology
[email protected]
Proyectos de Investigación para Industria 4.0:
Dr. Thomas Hahn, Corporate Technology
[email protected]
Dr. Armin Haupt, Corporate Technology
[email protected]
Jürgen Back, Corporate Technology
[email protected]
Software PLM de Siemens:
Karsten Newbury, Mainstream Engineering
Software, [email protected]
Dr. Stefan Jockusch, Estrategia de la
Industria Automotriz
[email protected]
Nuevos Materiales, Producción Aditiva:
Dr. Friedrich Lupp, Corporate Technology
[email protected]
Dr. Wolfgang Rossner, Corporate Technology
[email protected]
Dr. Ursus Krüger, Corporate Technology
[email protected]
Martin Schäfer, Corporate Technology
[email protected]
Dr. Oliver Stier, Corporate Technology
[email protected]
Externos:
Prof. Dr. Dieter Spath, Fraunhofer Institute (IAO),
[email protected]
Prof. Dr. Michael Zäh, Instituto de Herramientas
Mecánicas y Tecnología de Producción,
Universidad Técnica de Múnich,
[email protected]
LINKS:
Industria 4.0:
www.bmbf.de/en/index.php
www.siemens.com/industryjournal/en/journal/02
_2012/digital-future.htm
Sistemas ciber-físicos, EE.UU.:
http://nsf.gov/funding/
pgm_summ.jsp?pims_id=503286
Siemens PLM Software:
www.plm.automation.siemens.com/en_sg/
Co-Creación en Local Motors:
www.localmotors.com
Producción Aditiva:
http://www.fraunhofer.de/en/institutesresearchestablishments/
groups-alliances/additive-manufacturingalliance.html
www.nist.gov/director/pilot-082112.cfm
43
Pictures of the Future | Qatar
"La Perla del Desierto" ahora es Verde
Los grandes depósitos de petróleo y gas natural han hecho del emirato de Qatar, una pequeña
monarquía del desierto, uno de los países más ricos sobre la tierra. Pero este cambio tiene su
precio. Qatar tiene las emisiones de CO2 per cápita más altas del mundo. Este escenario tiene que
cambiar, y Siemens estará involucrado.
La costa este de la Península Arábiga es
uno de los lugares más inhóspitos de la tierra. Es común que las temperaturas suban
hasta más de 50 grados Celsius en el verano,
y las bajas precipitaciones anuales, de menos
de 100 mm por metro cuadrado, la convierten en una de las regiones más áridas del
mundo. Es entendible entonces, que hasta
hace pocas décadas el paisaje del desierto
estuviera subdesarrollado y dependiera altamente del comercio, principalmente de perlas y pescado. Pero entonces la región empezó a sacar provecho de sus reservas de
petróleo y gas, y hoy emiratos como Qatar se
han vuelto famosos por tener uno de los ingresos per cápita más altos del mundo.
Casi que no existe ningún otro mejor lugar
en el mundo para observar el contraste entre
la tradición y la modernidad, que en Qatar.
La "Perla del Golfo" es una península arenosa
de 180 kilómetros de longitud y 80 kilómetros de ancho que se extiende hasta el Mar
Arábigo, en el sur de Kuwait y Bahréin. El gobierno ha ayudado a preservar los sitios históricos que muestran su arquitectura e historia tradicionales. Un ejemplo de esto es Souq
Waqif, que alguna vez sirvió como bazar comercial de fin de semana para los beduinos
que vendían telas, artículos para el hogar,
perfumes y especias, y que fue renovado en
el 2004. Las bagalas que salpican los puertos
son testigos también de la historia del país.
Estos botes de madera tradicionales son sacados del mar en la mañana, por pescadores
que son convidados luego a ver la nueva Qatar – el imponente rascacielos del distrito
West Bay, en la capital de Doha.
44
Los tesoros ocultos de Qatar, que tiene menos de un tercio del tamaño de Suiza, fueron
revelados hace aproximadamente 75 años,
cuando los primeros depósitos de petróleo
fueron descubiertos al final de los años 30's.
La extracción de este recurso fósil se ha convertido desde entonces en la columna vertebral económica del país y el motor de la modernización extensiva de su gobierno y
economía. La mayor fuente de riqueza del
país hoy es el gas natural, que representa
aproximadamente el 15% de los depósitos de
gas natural a nivel global, contando con las
terceras reservas convencionales más grandes del mundo. El país genera hoy casi el
60% de su producto interno bruto de las materias primas fósiles.
La prosperidad creciente ha conducido también a un crecimiento de la población en Qatar. Mientras que menos de 30,000 personas
vivían en el país en 1950, la población de
hoy es de casi 1.9 millones, de la cual el 80%
son extranjeros. La población ha crecido un
20% desde el 2008, y este número creciente
de personas ha conducido a aumentar la demanda de agua potable y de electricidad. Sin
embargo, el crecimiento económico y poblacional son también un desafío para el surgimiento de Qatar, porque el consumo de
energía del país, que es cubierto principalmente por combustibles fósiles, está aumentando a una tasa del 12-15% por año. Un total del 70% de la energía producida en los
meses extremadamente calientes del verano
es utilizada sólo para enfriar los edificios, y el
país tiene que operar también plantas de
desalinización del agua del mar, que consu-
men mucha energía, para garantizar el suministro suficiente de agua potable.
Casi todo el mundo tiene un carro en Qatar, lo
cual no es sorprendente, dado que la red de
transporte público está aún en desarrollo y
debido a las difíciles condiciones climáticas. El
resultado, como informa el Banco Mundial, es
que Qatar tiene las emisiones de dióxido de
carbono per cápita, más altas que cualquier
país – más de 40 toneladas por residente
anualmente. En comparación, los Estados
Unidos tiene emisiones de CO2 per cápita
anuales de menos de 20 toneladas; la cifra
equivalente de Alemania es de 10 toneladas.
Como resultado, parece entendible que las
organizaciones mundiales de protección del
clima y los críticos se sorprendan de que Qatar, de todos los lugares, hubiera sido escogida como la sede de la Conferencia de
Cambio Climático Global de Naciones Unidad -COP18, la cual se realizó entre noviembre 26 y diciembre 7 de 2012. La Conferencia reunió a más de 15,000 delegados de
más de 190 países para una discusión sobre
la ampliación del Protocolo de Kioto.
El emirato está buscando también formas de
mejorar soluciones medioambientalmente
sostenibles para su desarrollo adicional. En
vista de las reservas finitas de petróleo y gas
natural, muchos países del Medio Oriente están ahora interesados en invertir en fuentes
de energía renovables y mejorar la protección
medioambiental. De hecho, los primeros pasos hacia un sistema de suministro de energía
sostenible están ahora pavimentando el ca-
Pictures of the Future
Las plantas de desalinización (izquierda) y
mino para la era post petróleo y post gas. Estos pasos se centran igualmente en aumentar
la eficiencia de la generación, distribución y
demanda de energía en los edificios y las redes de transporte. "El solo hecho de que Qatar
quisiera ser sede de la conferencia sobre el
clima es una señal importante de que esta región está buscando hacer parte también de la
discusión global del cambio climático y la sostenibilidad", dice Achim Steiner, Director Ejecutivo del Programa Medioambiental de Naciones Unidas (UNEP).
Apoyando la Sostenibilidad. Qatar ha fijado sus metas en un programa de desarrollo
conocido como Visión 2030, que busca destinar aproximadamente $130 billones en los
próximos años para implementar medidas
que crearán un futuro sostenible. Qatar está
particularmente interesado en factores medioambientales como la biodiversidad, la gestión de aguas, el cambio climático, la producción de energía y la contaminación del aire.
El gobierno ha iniciado algunos proyectos, a
los cuales Siemens está brindado apoyo. "El
interés de Qatar en el desarrollo sostenible de
su infraestructura está creciendo", dice Bernhard Fonseka, CEO de Siemens en Qatar. "El
enfoque aquí está en los sectores de energía y
transporte; en otras palabras, en áreas en las
cuales Siemens tiene mucha experticia y
ofrece muchas soluciones". Por ejemplo, Siemens completará la instalación de aproximadamente 17,000 metros de electricidad inteligente en Doha a mediados de 2013. Estos
dispositivos hacen la lectura y el procesamiento de la información sobre el consumo
Pictures of the Future
los edificios eficientes como la Torre
Tornado (derecha) están contribuyendo al
futuro sostenible de Qatar. Abajo: el
rascacielos Doha.
de energía en la red más eficiente, y simplifica
también los procedimientos de facturación.
La Corporación General de Electricidad y Agua
de Qatar (Kahramaa) quiere utilizar estos dispositivos para evaluar métodos para administrar la demanda de energía en las horas pico y
mejorar los procesos de facturación a los clientes. Uno de los puntos de referencia de Doha –
la Torre Tornado – está demostrando ya cómo
los edificios pueden reducir significativamente
su consumo de energía, sin sacrificar el confort o la funcionalidad. Un sistema de automatización de Siemens permite que todos los dispositivos y equipos del edificio de 52 pisos y
200 metros de altura sean flexiblemente monitoreados y controlados. El monitoreo permanente de los dispositivos de cada cliente ha
permitido la reducción de la demanda de energía en al menos un 20%, lo cual ahorra recursos y minimiza las emisiones de CO2. "El sistema de Siemens es un maestro virtual de
todos los oficios", dice Bob Stow, Jefe de Tecnología de Edificios de la Torre Tornado. "Controla la distribución y el consumo de energía,
no sólo en los sistemas climáticos y el equipo
eléctrico, sino también en los sistemas de seguridad y protección contra incendios".
Visión 2030 involucra también planes para
ampliar la red de transporte público de Qatar,
utilizando tecnología de Siemens. Por ejem-
plo, en julio de 2012 a Siemens le fue asignado un contrato para la entrega de 19 tranvías Avenio, que adicionarán un componente
sostenible a la red de transporte público del
país, cuando entren en servicio en el otoño de
2015. Entre otras cosas, los tranvías recuperarán y luego utilizarán su propia energía derivada del frenado.
Qatar demostró, desde el 2008, qué tan en
serio toma el problema del transporte público, cuando el gobierno inició planes para
la construcción de un sistema integral de trenes, que incluirá cuatro líneas de metro en
Doha y una red ferroviaria de larga distancia
para pasajeros y carga. Las líneas de metro
deberán estar listas y operando en el 2022
como máximo – justo a tiempo para el Campeonato Mundial de Fútbol, un evento que
atraerá una vez más la atención del mundo
hacia el emirato. Hasta entonces, Qatar buscará hacer realidad las ambiciosas metas de
sostenibilidad que ha definido. Una de estas
metas es mantener la temperatura en los estadios de fútbol durante los partidos por debajo de 30 grados Celsius, utilizando tecnologías sostenibles que incluirán una
combinación de techos de paneles solares
que dan sombra a las graderías y sistemas de
aire acondicionado eficientes que operarán
con energía solar. Si estos planes tienen
éxito, Qatar será capaz de mostrarle al
mundo que el desierto Arábigo y su riqueza
de materias primas puede ser un lugar tanto
lujoso como sostenible, aun cuando la temperatura aumente por encima de los 50 grados Celsius en el verano.
Sebastian Webel
45
Destacados
51
Aumento Gradual de la Eficiencia
A pesar del boom global en energías
renovables, las plantas de energía
convencionales continuarán haciendo un aporte crucial a la mezcla
de energía global. La eficiencia será
esencial. Páginas 51, 52, 60
62
Iluminando la Noche
Millones de personas en la india todavía viven sin electricidad. Los nuevos sistemas de HVDCT de larga distancia transportan energía
eficientemente y estabilizan la red
de electricidad.
66
Uso Eficiente de los Recursos
¿Cómo podemos hacerle frente a los
precios en alza de las materias primas? Los ingenieros están optimizando el uso de recursos durante la
fase de diseño del producto.
68
Haciendo Más con Menos
Las últimas fábricas de autos son
altamente eficientes. Pero la creciente competencia está forzándolas a buscar nuevas áreas en las
cuales puedan reducir los costos.
Una de estas áreas de ahorros potenciales es la demanda de energía
en la producción.
74
En la Misma Longitud de Onda
Siemens está revolucionando los sistemas de control de los metros. Gracias a un nuevo sistema, que utiliza
un nuevo canal de radio basado en
la WLAN, el doble de trenes pueden
atender las rutas habituales.
2040
El Profesor Chandan Prakash está dándole al perio-
dista de EE.UU. Jonathan Cleese un tour por
las oficinas principales de Global Optimum.
Prakash, el Director Ejecutivo de la Compañía, está utilizando un túnel de Plexiglás,
equipado con una tecnología de proyección
especial, como una sala de exhibición.
Aquí, él puede explicar vívidamente los
proyectos complejos de sostenibilidad e infraestructura de la organización en las regiones subdesarrolladas, a sus visitantes,
con la ayuda de sofisticadas animaciones
tridimensionales.
46
Pictures of the Future
El Gurú de la Eficiencia
Maximizando la Eficiencia | Escenario 2040 El periodista Jonathan Cleese está haciendo una visita
muy especial. Está conociendo al Director Ejecutivo de Global Optimum, una
organización internacional diseñada para mejorar la calidad de vida en las regiones
subdesarrolladas. En un túnel de proyección, al anfitrión de Cleese le muestra un
sinnúmero de proyectos.
"Déjeme mostrarle. Este es un túnel de exhibición, equipado con incontables cámaras especiales, sensores, proyectores y efectos en 3D.
Es un milagro de la tecnología!" dice el Prof.
Chandan Prakash, Director Ejecutivo de Global
Optimum, a su invitado, el periodista americano Jonathan Cleese. Prakash está llevándolo
a través de un túnel, que le recuerda a Cleese
los túneles de vidrio del acuario de su ciudad
Pictures of the Future
natal. Cuando era un niño, él solía observar los
exóticos animales marinos en estrecha aproximación, en estos túneles. Aquí, sin embargo, él
no está viendo tiburones, rayas ni tortugas; en
vez de ello, está mirando paisajes, complejos
industriales y plantas de energía. El Prof. Prakash observa la mezcla de entusiasmo y asombro en la cara de su invitado. "Usted no ha visto
nada aún", dice él. "Lo que realmente lo asom-
brará son las historias que le voy a contar sobre
estas imágenes. Vamos!". Juntos pasan al túnel
de proyección, que sirve como sala de exhibición de la organización, para mostrar a los visitantes y a los clientes potenciales, exactamente
lo que la institución hace.
"Como estoy seguro que lo sabe, Global Optimum se ha trazado la meta de optimizar infraestructuras de todo tipo", empieza Prakash.
47
Hacia Dónde Va la Movilidad | Escenario 2040
Jonathan inclina la cabeza y sigue la línea de
pensamiento del profesor, agregando, "Los expertos de las áreas de energía, salud y producción, que son miembros voluntarios de Global
Optimum, tienen una meta general. Quieren
utilizar su experticia para ayudar a los países en
vía de desarrollo a crear infraestructuras más eficientes y así aumentar su prosperidad y calidad
de vida. En el proceso, ellos trabajan estrechamente con los gobiernos y negocios locales".
Está claro que Jonathan ha hecho su tarea.
El Prof. Prakash le da una mirada de aprobación.
"Venga por acá. Quiero que vea detalladamente
el trabajo que estamos haciendo ahora". Él señala la proyección de varios hospitales. "Fue a
través de este proyecto que nos dimos a conocer por primera vez en todo el mundo. Nuestro
objetivo era mejorar la atención en salud en las
regiones densamente pobladas. Este ejemplo
viene de una región de Latinoamérica. Todas
las personas allí solían tener que viajar hasta
hospitales distantes si tenían incluso el problema médico más insignificante. Nosotros
descentralizamos exitosamente el sistema y
creamos una clínica de atención en salud en
cada comunidad. Hoy, la información de los
exámenes médicos es transmitida electrónicamente desde las clínicas hasta un hospital central donde se hace el diagnóstico y se inician las
terapias necesarias".
Jonathan baja la cabeza. "Eso mantiene al
sistema de atención en salud limpio en términos de complejidad y costos, y aumenta la expectativa de vida de la población rural. Es un
gran sistema! dice él. "Gracias", dice Prakash.
"Continuemos".
Prakash lleva al periodista a una proyección
en 3D que muestra templos espectaculares en
el marco del sudeste asiático. "Esto luce como
el plano de todo un país", dice Jonathan. "Eso
es exactamente lo que es", dice el profesor.
"Aquí vemos a un país que estuvo casi completamente aislado del resto del mundo por muchos años. Abrió sus puertas a los negocios internacionales hace unas cuantas décadas, pero
en ese momento sólo una pequeña parte del
país estaba electrificada. Esto significa que la
economía se estancó por años, incluso después
de que inició este proceso de apertura. Después
de analizar el status quo de la estructura energética del país y de su economía, desarrollamos
un plan detallado para aumentar la efectividad
de los dos sistemas".
Jonathan está fascinado. "¿Cuál fue el plan?"
pregunta. "Nuestro plan, que fue implementado en años, por inversionistas y el gobierno,
incluía la expansión de la energía hidroeléctrica,
por ejemplo", responde Prakash. "En ese entonces, su potencial inexplotado en este país era
gigante, y así lo eran las demás energías reno-
48
Maximizando la Eficiencia | Tendencias
vables, también. Al mismo tiempo, electrificamos el país a gran escala con la tecnología
HVDCT, que hace posible transportar electricidad a grandes distancias, con muy bajas pérdidas. Y gracias al uso de bacterias para separar
las materias primas, pudimos desarrollar nuevas tecnologías de producción".
Prakash señala varias plantas de energía en
la pared. "Instalamos también plantas de energía de ciclo combinado, muy eficientes, y modernizamos el parque de plantas de energía
existente del país para hacerlo mucho más eficiente también", continúa él. "Queríamos mantener la red de energía estable, a pesar de la
proporción cada vez mayor de energía eólica y
de energía solar fluctuante. Queríamos también reducir los costos. Esa fue la razón por la
que instalamos sistemas de desconexión de
carga automáticos en las plantas industriales y
en los hogares. Adicionalmente, por medio de
nuestro programa de ahorro de energía único,
redujimos drásticamente la demanda de electricidad. Lo más interesante de todo esto es que
los ahorros de energía están permitiendo que
muchas de las tecnologías que instalamos se
paguen por sí solas. Entre tanto, gracias al uso
de energías renovables y a la producción de gas
natural dentro del país, sólo hay necesidad de
importar pequeñas cantidades de materias primas costosas. Hoy la economía de este país
está floreciendo, gracias principalmente a las
inversiones de compañías internacionales".
En este punto, el periodista está aún más
sorprendido. "Ustedes han prácticamente revolucionado un país entero. ¿Pueden hacer algo
mejor que eso, cierto? pregunta él.
"Usted está en lo correcto", responde el profesor con una amplia sonrisa. "Como dicen, son
las pequeñas cosas las que cuentan". Él lleva a
Jonathan a otra proyección.
"Nuestro grupo está desarrollando actualmente un modelo replicable para aumentar la
eficiencia de las cadenas de suministro en la industria. Esto incluye métodos para aumentar el
índice de reciclaje de los materiales. Esperamos
utilizar este modelo para ayudar a muchos países a solucionar la necesidad de importar materias primas, y también para contrarrestar la
escasez global de las mismas. En principio, esto
es muy fácil de hacer. Usted podría hacer lo
mismo también, en su hogar, dentro de sus
cuatro paredes", dice Prakash.
Frunciendo el ceño, Jonathan pregunta,
"¿Cómo es eso posible? ¿Exactamente qué tendría que hacer?" "Oh, empecemos con los métodos que todos hemos escuchado incontables
veces de nuestros padres: apague la luz y separe la basura!", dice el gurú de la eficiencia,
con una sonrisa.
Sebastian Webel
Aunque cubran sólo una
fracción de la superficie de la
tierra, las ciudades son
responsables de dos terceras
partes de todo el uso de
energía y de las emisiones de
gases de efecto invernadero.
Estas son, por lo tanto, el lugar
clave para buscar soluciones a
los problemas del cambio
climático y del aumento de la
escasez de recursos naturales.
El enfoque: tecnologías que
mejoren la eficiencia.
Ciudades:
Las ciudades han sido el elemento fundamental de la civilización humana por miles
de años. Si miramos a Mesopotamia, el Imperio Romano, el antiguo Egipto o China – las
ciudades han siempre sido el epítome de la
cultura, el comercio, el arte, la artesanía y el
progreso humano.
Pero mucho ha cambiado desde los tiempos
antiguos. Hace apenas 200 años, sólo el 3% de
la población mundial vivía en áreas urbanas.
Hoy más de la mitad de la población del mundo
– más de 3.5 billones – vive en ciudades.
Cerca del 50% de la producción económica
global es ahora generada por las 600 áreas metropolitanas más grandes del mundo. Así
mismo, las ciudades son responsables de aproximadamente dos tercios del consumo de energía mundial y de hasta el 70% de las emisiones
de gases de efecto invernadero, a pesar de cubrir sólo el 2% de la superficie de la tierra.
Esa es la razón por la cual miramos primero
a nuestras ciudades cuando empezamos a buscar soluciones para los problemas más apre-
Pictures of the Future
Al igual que Melbourne y su desarrollo de
la Plaza de la Federación, muchas ciudades
están buscando reducir su huella
medioambiental.
Donde Comienzan las Soluciones
miantes de nuestro tiempo, incluido, en particular, el cambio climático y el aumento de la escasez de recursos naturales. Dada la alta densidad poblacional de las áreas urbanas, hay un
tremendo potencial aquí para impulsar la eficiencia, en áreas como la generación, distribución y utilización de la energía en los edificios y
los sistemas de transporte. En otras palabras, la
clave del futuro de la humanidad se encuentra
exactamente donde empieza la civilización: en
las ciudades.
La buena noticia es que muchas áreas urbanas le están haciendo frente a esta responsabilidad y tomando medidas para reducir su huella
medioambiental. Liderando el camino están
Copenhague y Melbourne. La capital danesa
está buscando eliminar completamente sus
emisiones netas de CO2 para el 2025, y la segunda ciudad más grande de Australia está
buscando conseguir el mismo objetivo para el
2020 (p. 71). Los siguientes ejemplos ilustran
los tipos de medidas que se pueden implementar para conseguir esta meta.
Energía Limpia. Siemens estima que la demanda global de electricidad aumentará en
aproximadamente dos tercios, de aquí al 2030.
La construcción de plantas de energía con una
capacidad de generación mixta de cerca de
7,000 gigavatios (GW) está programada sobre
ese periodo (ver Pictures of the Future, Otoño
2012, p. 20). Más de un tercio de estas plantas
utilizan fuentes de energía renovable libres de
carbono como viento, agua y sol. Sin embargo,
Pictures of the Future
cerca del 45% de esta capacidad generada será
suministrada por plantas de energía que queman combustibles fósiles como carbón y gas.
En otras palabras, los próximos 20 años podríamos ver un aumento de cerca del 50% en la
generación de combustibles fósiles. Esto aplica
principalmente para Asia y EE.UU., los cuales
están ahora cambiándose a plantas de energía
operadas con gas, altamente eficientes, algunas de las cuales tienen tecnologías de Siemens
(pp. 52, 60).
La generación de electricidad a partir del
carbón, en particular de las plantas existentes,
será todavía un jugador importante en la industria energética global en los próximos años. Los
últimos cinco años se han visto aumentos de
construcción de plantas de energía, a base de
carbón, avanzadas, con una capacidad de generación combinada de más de 350 GW. Sin
embargo, la capacidad de generación a partir
del carbón a nivel mundial total, que representa
más de 1,600 GW, es suministrada principalmente por plantas viejas. En Rusia, por ejemplo,
más del 80% de las plantas de energía operadas
con carbón tienen más de 20 años, y algunas
de ellas tienen un nivel de eficiencia de apenas
el 23%. Esto significa que producen dos veces
más CO2 por kilovatio hora, en comparación
con una planta de energía moderna, con una
eficiencia de más del 45%.
En todo el mundo, hay cientos de plantas de
energía de combustibles fósiles, cuya eficiencia
puede ser impulsada en varios puntos porcentuales por la modernización. Esto reduciría sig-
nificativamente sus emisiones de CO2 y con ello
ayudarían a la protección del medio ambiente.
Adicionalmente, la modernización reduciría
también sus costos operativos, al igual que aumentaría su vida de servicio, su producción y
su competitividad general. "Sólo en EE.UU., las
actualizaciones de más de 100 turbinas de vapor desde el año 2000, han reducido las emisiones de CO2 en más de 20 millones de toneladas métricas al año", informa Steve
Welhoelter, quien coordina las actividades de
servicio de Siemens Energy a nivel mundial,
desde su base en Orlando, Florida (p. 52).
Otro factor crucial para la generación de
energía limpia es el mayor uso de energía renovable. En Turquía, por ejemplo, se prevé
que la población crecerá, pasando de 75 millones de personas, a aproximadamente 95
millones, desde hoy al 2050. Al mismo
tiempo, el uso de energía del país se espera
que aumente enormemente. Para reducir su
dependencia de las importaciones de gas natural, el país planea reestructurar su industria
energética y, en particular, estimular el uso de
fuentes de energía localmente disponibles,
como la eólica. Desde el 2008, la capacidad
de generación de energía eólica total ha aumentado 10 veces, a 3.5 GW (p. 56).
Distribución de Baja Pérdida. Sin embargo, el aumento del uso de energía renovable representa también su propio desafío para
los sistemas de energía de todo el mundo.
Contrario a la capacidad de generación con-
49
Maximizando la Eficiencia | Tendencias
vencional, que tiende a estar ubicada cerca de
los centros de demanda, las plantas que utilizan renovables son construidas exactamente
donde las fuentes alternativas de energía se
presentan en abundancia. Eso significa que
las plantas solares son construidas en regiones soleadas y los parques eólicos están en las
tierras altas o en la costa. Esto requiere de la
construcción de líneas adicionales de transmisión de energía de larga distancia.
En China, por ejemplo, Siemens ha instalado la tecnología para una línea de transmisión
de corriente directa de alta tensión (HVDC), que
transporta energía hidroeléctrica sin carbono
sobre más de 1,500 kilómetros, hasta la costa
este, con una pérdida de tan sólo unos cuantos
puntos porcentuales (ver Pictures of the Future,
Primavera 2012, p. 90). El uso de líneas de corriente alterna convencionales hubiera producido como resultado pérdidas en la transmisión,
que habrían sido 2-3 veces mayores.
Uso Optimizado de la Energía. Sin embargo,
la forma más confiable y medioambientalmente más amigable de garantizar un suministro adecuado de energía, es reducir el consumo. En las ciudades, esto aplica
particularmente para los edificios, los cuales representan el 40% del consumo de energía
mundial y son responsables de cerca del 20%
de todas las emisiones de gases de efecto invernadero, mediante su utilización de energía
y calor. La implementación de sistemas de iluminación, aire acondicionado, TI y seguridad,
más eficientes energéticamente, hace relativamente fácil reducir la demanda en un 30-40%.
Las plantas industriales son otros consumidores de energía importantes. La implementación de soluciones inteligentes que reduzcan la
demanda es crucial, principalmente porque dichas medidas resultan en ahorros importantes,
en vista del aumento de los precios de la energía; y por lo tanto estimulan la competitividad
Se prevé que la demanda global de electricidad aumentará
en dos tercios para el 2030. Durante ese periodo está
programada la construcción de una capacidad de
generación de, aproximadamente, 7,000 GW.
Todos estos ejemplos demuestran que con la
tecnología de hoy hay numerosas opciones disponibles para conseguir reducciones importantes en la demanda de energía y las emisiones de
CO2. El último informe del Programa Medioambiental de Naciones Unidas (UNEP) revela que las
emisiones globales de gases de efecto invernadero han aumentado en aproximadamente un
20%, desde el 2000. Sin embargo, como lo demostró el Director Ejecutivo de la UNEP, Achim
Steiner, en la COP18 (la Conferencia sobre el
Cambio Climático de la ONU en Qatar a finales
del 2012), las acciones decisivas todavía pueden
hacer la diferencia a nivel internacional: "¿Quién
hubiera pensado en el 2006 que seríamos capaces de aumentar la participación de la energía
renovable a nivel mundial, de menos del 4% entonces, al nivel actual del 20%?".
La clave para este progreso es que los países, las ciudades y las industrias pueden alinear
la protección del clima con sus mejores intereses. Es una estrategia que Siemens ha perseguido con gran éxito por muchos años. Las ventas de la tecnología altamente eficiente y de las
soluciones de su Portafolio Medioambiental sumaron en total €33.2 billones en el año fiscal
de 2012. Gracias a esta tecnología, los clientes
de Siemens pudieron reducir sus emisiones de
Generación, transmisión y uso. Una planta de energía de ciclo combinado en Lingang, China (izquierda), una línea de HVDC en la India (centro) y
una fábrica de automóviles.
Sistemas de HVDC similares, de Siemens, están también en construcción en otros países, incluidas líneas de transmisión entre Inglaterra y
Escocia; al igual que entre España y Francia.
Otros proyectos que están en curso incluyen una
línea de transmisión de Siemens en la India,
donde la mala calidad de la red de energía hace
que la electricidad, con frecuencia, no llegue a
los consumidores que la necesitan. Al conectar
las ciudades de Mundra y Mahendragarh, que se
encuentran a una distancia de aproximadamente 1,000 kilómetros entre una y otra, esta línea virtualmente libre de pérdidas es la primera
de su tipo en ser certificada como una tecnología
ecológica, según la Convención Marco de Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (UNFCCC).
Transporta suficiente energía para abastecer a
más de un millón de hogares indios (p. 62).
50
de la compañía. Tomemos como ejemplo la industria automotriz. Una de sus primordiales
metas es reducir la carga base de sus plantas,
como lo explica Rudolf Traxler, responsable de
los sistemas de administración de energía en
Siemens Industry, en Linz, Austria: "Incluso a veces cuando hay poca producción o no hay producción alguna, la demanda de energía es, frecuentemente, 30% tan alta como en un día de
trabajo normal". Los sistemas de administración
de energía de última generación de Siemens,
que incorporan un host de sensores, ofrecen
una visión más clara de la demanda de energía
e indican dónde se pueden hacer ahorros. En
la planta de motores de BMW en Steyr, Austria,
por ejemplo, la carga base durante el tiempo de
inactividad se ha reducido de ocho a cinco megavatios (p. 68).
CO2 en cerca de 332 millones de toneladas métricas, durante el mismo periodo. Eso corresponde a aproximadamente el 41% del total de
emisiones de CO2 de la República Federal de
Alemania en el año 2010.
Este es otro ejemplo de cómo la sostenibilidad en los negocios puede valer la pena, en
términos tanto del medio ambiente como de
la economía. Sin embargo, queda aún un desafío clave. Dado el rápido crecimiento de la población mundial, de su prosperidad, y de su
demanda de recursos naturales, ¿seremos capaces de moldear el siglo XXI de una manera
sostenible? Son principalmente nuestras ciudades las que deberán darle respuesta a esta
pregunta. Y la respuesta determinará si pueden y seguirán siendo un ejemplo del progreso humano.
Sebastian Webel
Pictures of the Future
Maximizando la Eficiencia | Turbinas de Gas
Siemens Energy ha implementado un
nuevo enfoque de gestión que conduce a
menores tiempos de entrega y reduce los
costos de las plantas de energía que
trabajan con gas.
Desarrollo
Justo a Tiempo
Llevar las plantas de energía de turbinas de gas al mercado, exactamente cuando se necesitan, es un arte. Un nuevo enfoque en administración y gestión le está permitiendo ahora a los especialistas en
turbinas de gas de Siemens, reducir los tiempos de entrega y los
costos del producto.
Según el viejo dicho austriaco, hablar une
a la gente. Es una forma de decir que los objetivos compartidos sólo se pueden conseguir
mediante el intercambio continuo de ideas.
Entre más complejos sean los objetivos, más
importante será para los expertos intercambiar información e incorporar el nuevo conocimiento a los procesos de toma de decisiones.
Esto aplica también para las plantas de
energía de turbinas de gas, las cuales son instalaciones muy complejas, compuestas por
muchos componentes. Las turbinas de gas y
de vapor, los generadores y los sistemas auxiliares se necesitan desarrollar en paralelo. Todos estos componentes son entregados como
un paquete y deben ser óptimamente sincronizados para garantizar el mejor rendimiento.
Conseguir este objetivo no es fácil, debido a
que los requerimientos técnicos difieren de
acuerdo a la región involucrada y a las demandas de los clientes.
Con el fin de manejar efectivamente los
tiempos de entrega y los costos de producción, expertos en energía en Siemens desarrollaron el sistema de administración "Package
Approach" hace unos años. Este método ga-
Pictures of the Future
rantiza el intercambio continuo de información entre los principales participantes. "Con
frecuencia, cientos de ingenieros trabajan en
el desarrollo de nuevos componentes para las
turbinas de gas", dice el Dr. Jan-Marc Lischka,
responsable en Siemens Energy de mejorar la
competitividad de las turbinas de gas. Analistas de mercado, representantes de servicio al
cliente, especialistas en adquisiciones y muchos otros expertos están involucrados también en el proceso.
Las estructuras han sido creadas para garantizar la comunicación regular entre todas
las partes. Cada parte es supervisada por un
administrador y todo el paquete es supervisado por el 'Propietario del Paquete'. "Los participantes en el proyecto se reúnen cada tres
meses con el equipo ejecutivo de la unidad de
negocios involucrada para discutir el estado
del proyecto y desarrollar una estrategia conjunta", dice Lischka. Tienen en cuenta la situación competitiva actual en el mercado, al abordar los proyectos en curso y futuros. Por
ejemplo, los gerentes de compras saben desde
el inicio cuál método se está aplicando en relación con un nuevo desarrollo y puede así ali-
near su estrategia de compras en una etapa
temprana o ajustarla.
"Ninguna turbina de gas se puede desarrollar por separado para satisfacer los requerimientos especiales de un proveedor de energía
o de cualquier otra compañía", dice Lischka.
"Eso no sería económicamente viable y tomaría
mucho tiempo". Sin embargo, el paquete general es ajustado a las exigencias de varios mercados y clientes. Por ejemplo, existe actualmente muy poca demanda en Alemania de
plantas de energía de carga base, cuya producción de electricidad cubra las necesidades de
suministro básicas. En vez de ello, las compañías de energía están interesadas en plantas de
energía que pueden operar a la máxima capacidad rápidamente, para compensar las caídas
de la energía suministrada por plantas basadas
en fuentes renovables. "Durante la etapa de planeación, tenemos que tener en cuenta los
arranques rápidos", dice Lischka. "Estos arranques aumentan la carga en algunos componentes, por lo que necesitan ser más robustos".
El Método no sólo incorpora los costos asociados desde el inicio, sino que también tiene en
cuenta los tiempos de entrega de los materiales. Como resultado, se han reducido considerablemente los costos y los tiempos de entrega.
Las cosas son diferentes en EE.UU., donde
las plantas de energía de gas están experimentando un Renacimiento, gracias a los bajos
precios del gas (ver Pictures of the Future,
Otoño 2012, p. 17). Dentro de este contexto,
Florida Power & Light (FPL) se interesó recientemente en la producción de electricidad más
ecológica. Para esto, FPL ordenó tres nuevas
turbinas de gas SGT6-8000H para un proyecto
de modernización en una de sus plantas. Las
turbinas requieren cerca de un tercio de combustible por kilovatio hora de electricidad generada, en comparación con las unidades previamente utilizadas.
Las turbinas de gas de 60 hercios, fabricadas en la planta de Siemens en Charlotte, Calorina del Norte, están programadas para entrar en servicio en el 2016. Gracias al Método
Paquete, fue posible desarrollar aún más las
turbinas SGT6 justo a tiempo para la instalación en una planta piloto. "Nosotros pudimos
ofrecer exactamente el tipo de producto que
la FPL estaba buscando en el tiempo correcto
– a un precio que la compañía estaba en capacidad de pagar", dice Lischka. El nuevo método
de administración le ha asegurado también al
equipo que lo desarrolló, un lugar entre los finalistas para el "premio top+ 2012" de Siemens. El equipo estará compitiendo en la categoría de Optimización de Costos &
Excelencia Financiera.
Katrin Nikolaus
51
Maximizando la Eficiencia | Modernización de las Plantas de Energía
Independientemente de si las
turbinas de una planta son
accionadas con gas o vapor, las
actualizaciones pueden
fomentar la eficiencia. Erich
Schmid (abajo) posee 138
patentes de estas mejoras.
Cómo Aumentar la
Eficiencia y las Utilidades
Vale la pena modernizar las plantas de energía
accionadas con carbón y gas. Los beneficios
pueden incluir aumento de la producción,
reducción de las emisiones, integración flexible
con las fuentes renovables y grandes ahorros.
Stephen Kiprotich, quien ganó la maratón en
los Olímpicos de 2012, pesa sólo 56 kilos, pero
sus pulmones tienen un volumen de aproximadamente ocho litros, el doble del de una persona promedio. Esto le permite convertir la
energía de su cuerpo en movimiento, muy eficientemente. Usain Bolt, quien ostenta el récord
mundial en la carrera de 100 metros, pesa 38
kilos más que Kiprotich – masa muscular adicional, que él utiliza para conseguir una aceleración más rápida.
Al igual que los corredores, las plantas de
energía operadas con carbón y gas de última
tecnología, tienen que ser tan eficientes como
dinámicas. Esa es la razón por la cual cualquier
ganancia en la eficiencia de una décima porcentual en una planta grande reduce las emisiones
de CO2 hasta en 7,000 toneladas por año – o
aumenta la producción en siete gigavatios hora,
manteniendo a la vez el mismo nivel de consumo de recursos. Entre tanto, la participación
en aumento de la electricidad producida de
fuentes de energía renovables requiere que las
plantas de energía de combustibles fósiles ope-
52
ren más flexiblemente. Por ejemplo, si el cielo
está nublado y hay poco o nada de viento, estas
plantas de energía necesitan escalar hasta la capacidad total lo más rápidamente posible.
La operación eficiente y dinámica es incorporada a las nuevas plantas de energía desde el
inicio. Las plantas accionadas por carbón de hoy
tienen una eficiencia eléctrica del 46% – 15%
más que el promedio global de las plantas de
generación. Las plantas de ciclo combinado tienen eficiencias de más del 60% (ver Pictures of
the Future Primavera 2008, p. 32). Aunque en
los últimos cinco años se han construido nuevas
plantas de energía que funcionan con carbón,
con una producción colectiva de más de 350 gigavatios (GW), la capacidad global total existente en esta área es de más de 1,600 GW. La
relación entre las viejas y las nuevas es incluso
menos favorable en algunos países. Por ejemplo, más del 80% de las plantas operadas con
carbón en Rusia tienen más de 20 años, y la eficiencia de algunas es tan sólo del 23% – lo que
significa que emiten dos veces más CO2 por
kWh de lo necesario.
Las plantas viejas y nuevas difieren principalmente en dos aspectos. Primero, la temperatura
del vapor puede exceder los 600°C en las plantas modernas, pero es de sólo aproximadamente 500°C en la mayoría de las plantas viejas.
Las plantas viejas tendrán que ser modernizadas
completamente para aumentar este máximo en
100°C. Ese no es el caso con la segunda diferencia; las turbinas, porque éstas son revisadas
completamente cada 20-25 años.
La modernización de más de 100 turbinas
de vapor, sólo en los EE.UU., desde el año 2000,
ha reducido las emisiones de CO2 en más de 20
millones de toneladas al año, dice Steve Welhoelter, quien coordina las actividades globales de
servicio de Siemens Energy en Orlando, Florida.
Las actualizaciones le han permitido a las plantas aumentar su producción en un 4% en promedio, sin aumentar la cantidad de combustible
que consumen.
El potencial de mejoras adicionales es
grande, porque 2,100 turbinas de vapor de Siemens están ahora operando en plantas de energía de todo el mundo. Por ejemplo, la revisión
Pictures of the Future
Maximizando la Eficiencia | Modernización de las Plantas de Energía
Gas durante todo el Día. Gracias a su alto nivel de flexibilidad, en Alemania, las plantas de
energía operadas con gas son consideradas
como el complemento ideal para las plantas
que generan electricidad a partir de fuentes de
energía renovables. Estas plantas están gozando también de éxito en los EE.UU. donde el
precio en descenso del gas natural las está haciendo cada vez más atractivas, en comparación
Pictures of the Future
con las plantas de energía que operan con gas.
El descenso en el precio se debe a la mayor extracción doméstica del gas natural a partir de
fuentes no convencionales, especialmente el
gas de esquisto (ver Pictures of the Future,
Otoño 2012, p. 17). En el pasado, las plantas de
energía accionadas con gas eran utilizadas principalmente para satisfacer la mayor demanda
de electricidad durante el día, pero hoy muchas
de estas plantas operan durante todo el día. El
aumento de las horas de operación motiva a los
propietarios de las plantas a invertir en modernizar sus instalaciones. "Nosotros esperamos ver
un alza grande en este segmento del mercado,
empezando en el 2015", dice Welhoelter.
La planta de energía Klamath, en Oregon,
es otro buen ejemplo de lo que la modernización puede lograr. Su producción ha aumentado en 30 MW, llegando a 563 MW desde que
sus dos turbinas fueron actualizadas en el
2009 y el 2010. Se ha vuelto también más flexible, y la cantidad de combustible extra que
utiliza durante los ajustes de la carga se ha reducido a la mitad. Adicionalmente, un nuevo
sistema de influjo de aire fue instalado en dirección ascendente de la turbina para garantizar que esa operación en cargas bajas no conduce a emisiones más contaminantes. El
sistema utiliza el calor de desecho de la turbina
para precalentar el aire antes de que ingrese a
la turbina de gas, lo que significa que la combustión se da a una temperatura más alta y es
por lo tanto más completa. Otras medidas difieren poco de los procedimientos utilizados
para optimizar las turbinas de vapor. La idea es
siempre minimizar las pérdidas de flujo. Aquí
también, la forma de las hojas de las turbinas
y los sellos fueron de máxima importancia.
Las plantas de energía de ciclo combinado
pueden hacerse también más flexibles si sus ciclos de vapor, los cuales son lentos en comparación con las plantas de combustión de gas,
pueden ser acelerados más rápidamente. El ingeniero de Siemens Erich Schmid ha trabajado
en esta área por más de una década. Sus 138
patentes lo hicieron ganador del premio Inventor del Año 2012 de Siemens. Su idea involucra
transportar el calor más rápido cuando sea necesario. Una forma de hacerlo es abrir brevemente la válvula de sobrecarga de la turbina,
lo que lleva a un descenso de la presión que
hace que más vapor fluya desde la caldera.
Otra opción es no alimentarle vapor a la turbina de alta presión cuando la planta inicie la
operación, sino por el contrario desviar el vapor hacia la turbina de media presión y encenderla primero. En el futuro, se espera que estas
medidas aumenten la producción de la turbina
de vapor de ciclo combinado, en más de 30
MW por minuto. "Básicamente, usted sólo necesita unas cuantas válvulas y tuberías y mucho software. Es fácil reajustar una planta de
energía con estos sistemas", explica Schmid.
La modernización de las plantas de energía
es también importante en los mercados emergentes de alto crecimiento como China, India
y Rusia, donde las plantas de primera generación están llegando al final de sus ciclos de
vida. "Esta es una gran oportunidad para nosotros", dice Henkel. Las compañías están,
cada vez más, modernizando no sólo las turbinas que han suministrado sino también las
de otras empresas. A veces las últimas son reemplazadas completamente. Eso fue lo que
Siemens hizo en la planta de energía Kirishi cerca de St. Petersburgo, Rusia. Al instalar dos
nuevas turbinas de 279 MW y un nuevo sistema de control, y actualizar el ciclo de vapor,
Siemens aumentó la eficiencia general de la
planta del 38% al 55%. Claramente, la maratón de las plantas de generación de energía
con cualidades de velocistas está teniendo una
gran demanda en todo el mundo.
Johannes Winterhagen
La mitad de todas las Plantas de Energía Accionadas
con Carbón tienen más de 20 Años de Antigüedad
Capacidad nominal a nivel mundial (megavatios, MW)
Participación de la capacidad total %
400,000
25
350,000
300,000
250,000
200,000
500+ MW
400–499 MW
300–399 MW
200–299 MW
100–199 MW
0–99 MW
20
15
10
150,000
100,000
5
50,000
0
0–5 6 –10 11–15 16–20 21–25 26 –30 31–35 36 – 40 41– 45 46 –50 51–55 56–60 61–65 66 –70
Edad de las plantas de energía accionadas con carbón (en años)
0
53
Fuente: International Energy Agency, 2012
por parte de Siemens de la planta de energía de
carbón Ibbenbüren, cerca de Münster, Alemania, aumentó su producción máxima en más del
10%. La planta, que entró en servicio en 1985,
tiene una temperatura del vapor de 530°C, el
valor típico de las plantas construidas en ese entonces. En el 2006, especialistas en mantenimiento de Siemens fueron comisionados para
realizar un estudio del potencial de mejoramiento de la planta, junto con la compañía operadora RWE. Un cierre por mantenimiento, programado en el 2009, se utilizó para revisar las
turbinas de vapor y sus intercambiadores de calor. Todas las piezas internas de las cinco turbinas para los ciclos de presión alto, medio y bajo
fueron reemplazadas. Esto incluyó hojas de turbina asimétricas, lo cual ha reducido sustancialmente las pérdidas de flujo, y un nuevo concepto de sellado para la turbina de alta presión,
que ha ayudado a reducir el espacio entre el rotor de la turbina y la carcasa, reduciendo así la
cantidad de vapor que fluye.
Después de 72 días de inactividad, la planta
genera por hora hasta 86 MW más de energía.
"La revisión general es una buena forma de aumentar la capacidad de producción, especialmente en países donde la construcción requiere
de procesos de aprobación prolongados", dice
el Dr. Norbert Henkel, responsable de la comercialización global de estos proyectos en Siemens
Energy. "Nuestras medidas mejoran también la
confiabilidad de las plantas de energía y amplían
su vida de servicio en 20-25 años".
Sin embargo, la modernización no se trata
sólo de aumentar la eficiencia en la carga total.
Esa es la razón por la cual el uso creciente de
fuentes renovables significa que las plantas de
carbón grandes operan ahora con frecuencia
bajo carga parcial. Esto reduce la eficiencia de la
planta, porque cada turbina está diseñada para
operar en un nivel ideal, el cual es usualmente
del 95% de su producción nominal. "Si usted
ajusta ese punto un poco, usted puede no sólo
mejorar la eficiencia, sino también reducir a la
mitad el tiempo que toma llevar una planta de
carbón hasta su capacidad total", explica Henkel.
Las plantas ultramodernas pueden alcanzar gradientes de ascenso en el arranque de hasta el 6%
de su producción nominal por minuto; la cifra en
las plantas de ciclo combinado es del 8%.
Maximizando la Eficiencia | Desconexión Automática de la Carga
Un sofisticado sistema que puede ser
configurado de forma precisa (abajo)
estabiliza las redes de energía industriales
dentro de la fábrica, ayudando a prevenir
interrupciones y cortes.
¿Equilibrio
o Apagón?
Si una planta de energía interna de una planta industrial falla, los
sistemas no esenciales pueden ser apagados, con el fin de
restablecer el equilibrio en la red. El nuevo sistema de desconexión
automática de la carga, de Siemens, reacciona a la velocidad de un
rayo para prevenir cualquier inestabilidad en estas situaciones.
Un silbido agudo anuncia que algo malo está
a punto de pasar. El rodamiento de un generador se ha sobrecalentado y varios megavatios
de energía desaparecen de la red de una refinería de petróleo en cuestión de segundos. El voltaje de la red cae y la frecuencia de la corriente
alterna (AC) desciende por debajo de los 50 hercios, la frecuencia de la línea que forma la base
de un suministro de energía confiable. Si los calefactores, las unidades de enfriamiento y las
máquinas continúan trabajando, la red colapsará completamente. Y eso se traduce en pérdidas en producción, daño del equipo de producción y costos que rápidamente podrían
ascender a millones de euros.
El incidente antes descrito es ficticio – pero
el impacto que tendría es muy real. Si una
planta de energía y la red que la alimenta en
una instalación industrial de gran escala fallaran, el tiempo de inactividad resultante y las
pérdidas financieras asociadas serían enormes. Algunos procesos, como los utilizados
para comprimir el gas líquido o fundir el acero,
no deberán ser interrumpidos jamás. Así
mismo, deberán estar protegidos contra cortes de la red pública. Muchas plantas indus-
54
triales de alto consumo de energía, como las
refinerías y las fábricas de acero, operan por lo
tanto sus propias redes de energía parcialmente autónomas para compensar los efectos
de apagones potenciales en la red. Ellas buscan este tipo de estrategia porque la electricidad de carga pico de la red es muy costosa. En
otras palabras, vale la pena operar una planta
de energía propia. "Usted tiene que esperar
disrupciones ahora y después – y con más frecuencia en los sistemas más viejos", dice Michael Eckl, un experto de automatización de
redes de Siemens Energy Automation Solutions en Viena, Austria. Eckl ofrece asesoría a
las empresas que operan sus propias plantas
de energía. Sin embargo, las redes en estas
plantas tienden a expandirse bien, y eventualmente están conformadas por una mezcla de
equipos y tecnologías de seguridad, tanto viejos como nuevos.
Las compañías que operan plantas como estas saben esto, y tienen estrategias para desconectar las cargas eléctricas, lo que significa apagar temporalmente los sistemas que más
consumen energía de una forma dirigida. Estos
sistemas incluyen máquinas no esenciales, uni-
dades de enfriamiento y de aire acondicionado,
motores, hornos, compresores, bombas y sistemas de iluminación. La idea es equilibrar los cortes del suministro con reducciones de la demanda. Para esto, la planta publicará una lista
de prioridades que define cuáles equipos y cuáles máquinas serán apagados y a qué horas,
bajo un conjunto dado de circunstancias. En el
caso ideal, al corte le deberá seguir inmediatamente la suspensión de la alimentación de energía en fracciones de segundo, minimizando así
la posibilidad de que las inestabilidades puedan
conducir al colapso total de la red.
En el pasado, los técnicos del centro de control decidían cuáles cargas desconectar si un
generador fallaba. Pero esto requería de mucho tiempo para prevenir un desastre. Más
tarde, se desarrollaron sistemas de desconexión automática de la carga, que podían apagar áreas específicas de demanda de energía
en línea con los escenarios previamente calculados. El problema aquí era que con frecuencia
se retiraba mucha o muy poca energía de la
red. Como resultado, la operación de la planta
era muy lenta, o se hacía necesario realizar
ajustes adicionales manualmente.
Pictures of the Future
Maximizando la Eficiencia | Desconexión Automática de la Carga
El siguiente avance importante involucró a
sistemas de automatización industrial como Simatic, de Siemens. Aquí, las unidades de control
del sistema miden tanto la producción como la
demanda de energía, y desconectan las cargas
automáticamente, de acuerdo con la lista de
prioridades definida. La desventaja es que,
como una característica de automatización de
la energía independiente, el sistema tiene su
propio hardware, cableado y requerimientos de
mantenimiento, lo que significa que genera
también costos de ciclo de vida adicionales.
Viviendo en el Futuro. Con esto en mente, el
equipo de Eckl ha desarrollado un nuevo sistema de desconexión de la carga conocido
como el Sistema de Redes Eficientes y de Automatización de Energía – una solución para las
industrias petroleras, gasíferas y metalúrgicas,
que elimina la separación de la generación de
energía y la automatización del control. El sistema combina estas características en un paquete que tiene una red IC común para la desconexión y automatización de la carga,
ahorrando así tiempo y dinero.
El sistema pre-asigna un nivel de prioridad a
cada carga. Su unidad de control no sólo monitorea continuamente la generación y la demanda de energía sino que, por cada pasada,
calcula también cuáles cargas necesitan ser desconectadas si, por ejemplo, el generador se
fuera a apagar en unos cuantos segundos. Obviamente, las cargas con una prioridad baja serán eliminadas primero. El software del sistema
está por lo tanto operando siempre unos cuantos segundos por adelantado, para que pueda
reaccionar lo suficientemente rápido para prevenir fluctuaciones inminentes en la red.
Adicionalmente, el sistema desconecta sólo
la carga exacta requerida para mantener la estabilidad de la red en un momento determinado. "Pero no regula cada bombillo", dice Eckl.
"En vez de ello, corta varios cientos de kilovatios
o más por carga. Típicamente, estos incluyen
funciones auxiliares que la planta puede soportar por un tiempo limitado. Los ejemplos incluyen la calefacción y el aire acondicionado".
El sistema de Siemens es único porque combina tres métodos diferentes. Junto con la desconexión de la carga rápida, basada en la energía descrita anteriormente, el sistema utiliza
también la desconexión de la carga tradicional
basada en la frecuencia. Esto pasa cuando la frecuencia de la corriente alterna, que deberá ser
exactamente de 50 hercios, empieza a fluctuar
excesivamente. Dichas fluctuaciones pueden
presentarse si varios errores ocurren a la vez –
por ejemplo cuando dos o más generadores fallan. En esta situación, relés de protección cortan las cargas de reserva predefinidas. El pro-
Pictures of the Future
blema es que este método podría sacar mucha
o muy poca energía de la red. Como consecuencia, es sólo utilizado como último recurso.
La tercera técnica de desconexión de la carga
involucra una reserva de procesamiento – la
producción de electricidad extra que se puede
poner rápidamente a disposición cuando se necesita en una planta de energía. Esta energía
proviene de los generadores que ya están operando (de ahí el nombre) y alimentando electricidad a la red. La producción extra evita que surjan problemas de demanda cuando cargas
adicionales entran en línea.
La desconexión de la carga basada en la producción y en la frecuencia se deberá realizar a
la velocidad de la luz si se pretende que sea efectiva. Para esto, los desarrolladores de Siemens
ponen su fe en GOOSE (Eventos en Subestaciones Orientados a Objetos Genéricos), que hace
parte de la norma de comunicación IEC 61850.
Esta norma para la tecnología de automatización garantiza que se envíen alertas a todos los
sistemas de demanda de energía simultáneamente, por medio de cables de fibra de vidrio.
Una vez identificado un evento que requiera de
desconexión de la carga, todos los sistemas de
demanda son notificados y pueden reaccionar
según el plan de desconexión de la carga que
fue calculado justo antes de que las alertas se
emitieran. Las señales son recibidas en cuestión
de 70 milisegundos como máximo, lo cual es lo
suficientemente rápido para eliminar inmediatamente cualquier inestabilidad.
Las redes aisladas, completamente autónomas, que son totalmente independientes de la
red pública y generan toda su electricidad por
su cuenta, son raras. Casi todas las instalaciones
industriales grandes con plantas de energía propias y redes aisladas mantienen también una
conexión con la red pública. Esta conexión le
provee a las instalaciones gran parte de su ener-
gía y les permite alimentar la energía extra a la
red. Los sistemas de desconexión automática de
la carga están diseñados exclusivamente para
mantener la estabilidad de una red de energía
interna. Esta última red es utilizada, bien para
compensar los cortes en la red pública o para
generar energía cuando la electricidad de la red
es muy costosa, debido a la alta demanda.
Plantas de Energía Virtuales. Es importante considerar si la desconexión de la carga
no debe ser vista en una conexión más amplia
con la red pública – y combinada con otras
técnicas de automatización de energía. Una
opción sería utilizar DEMS, un sistema de administración de energía descentralizado desarrollado por Siemens que optimiza, por
ejemplo, la operación de plantas de energía
virtuales – en otras palabras, la combinación
de sistemas de energía distribuidos, individuales (ver Pictures of the Future, Otoño 2012, p.
68). Eckl y sus colegas están desarrollando soluciones para mejorar la eficiencia económica
con el fin de optimizar los costos asociados
con, por ejemplo, la electricidad importada,
auto generada y exportada. Los resultados se
pueden utilizar para calcular un plan de operación para generadores internos.
Dos plantas industriales – una en Saadiyat,
una isla turística en Abu Dabi y otra en una refinería en Turquía – han instalado y evaluado
exitosamente un sistema automático de desconexión de carga que utiliza las alertas rápidas GOOSE. Gracias a la norma de comunicaciones, el concepto está abierto para la
ampliación en el largo plazo, y es ideal para las
redes existentes y nuevas. "Los clientes industriales requieren cada vez más un suministro
más seguro. Esa es la razón por la que esperamos ver mayor demanda de nuestro sistema
en el futuro", dice Eckl.
Bernd Müller
La Desconexión de la Carga
Mantiene las Redes
de Energía Estables
Medición
de la Frecuencia
Control
del sistema
Desconexión
de la carga
según la lista
de prioridades p.ej.
objetivo
49
50
Hz
51
Iluminación
Control del clima
Calefacción eléctrica
Generación
interna
de energía
Motores eléctricos
Bombas eléctricas
55
Maximizando la Eficiencia | Energía Eólica en Turquía
Turquía está utilizando cada vez más las
fuentes de energía disponibles a nivel local
para liberarse de las importaciones de gas
y para diversificar su mezcla de energía.
Viento Fresco desde una
Tierra Ancestral
La población de Turquía, que actualmente es de 75 millones,
crecerá hasta aproximadamente 95 millones en el 2050. La
demanda de energía está aumentando rápidamente también.
Para reducir su dependencia de las importaciones de gas, el país
planea reestructurar su suministro de energía y estimular las
fuentes de energía disponibles a nivel local, como la energía eólica.
Lentamente, los estrepitosos montacargas de servicios ascienden dentro de una
torre de acero. Luego, a una altitud de 70 metros, repentinamente se detienen. Con su
casco puesto, los arneses de seguridad bien
amarrados y el cinturón de herramientas
atado alrededor de su cintura, el ingeniero
mecánico de 32 años, Alper Kalayci sube los
últimos 10 metros sobre una escalera estrecha. Él llega a un "puerto seguro" – una sala
de aproximadamente cuatro metros de ancho por siete metros de largo. "Este es el corazón de nuestra nacela", dice Kalayci, quien
realizaba mantenimiento a la maquinaria de
buques de carga antes de cambiarse a la
energía eólica.
La nacela, en la cual Kalayci trabaja para Siemens Service en Turquía, no difiere mucho de
su antiguo sitio de trabajo. Usted sólo se da
56
cuenta que está en una turbina eólica cuando
mira por la escotilla. La torre está localizada,
junto con doce otras como ella, aproximadamente a 1,600 metros sobre el nivel del mar,
en la mitad de las Montañas Taurus centrales
en el sur de Turquía. Conocido como el Parque
Eólico Dãgpazari, está rodeado por los Cedros
de Líbano y las ruinas históricas, tiene una producción de 39 MW (megavatios) y produce
unos 129 GWh (gigavatios hora) de electricidad por año – suficiente para abastecer a casi
40,000 hogares europeos promedio. Las turbinas de Siemens en este parque, que ahora pertenece al grupo industrial y financiero turco Sabanci Holding EnerjiSA-Eon Power, entraron en
línea en mayo de 2012. Desde entonces, un
equipo de servicio de Siemens le ha brindado
al complejo mantenimiento experto. Este no
es sin embargo el primer parque eólico de Sie-
mens en Turquía. Ya en el 2009, EnerjiSA contrató a Siemens para construir un parque eólico
en el noroeste de Turquía. "En ese proyecto,
instalamos turbinas eólicas con una producción de 2.3 MW cada una, y una producción total de 90 GWh de energía por año", dice Kalayci.
En la nacela, Kalayci tiene suficiente espacio
para trabajar y tiene buen acceso a los elementos clave de la planta, como el generador de
magneto permanente sin engranajes. Este último está situado entre el bastidor de la máquina y el eje, al cual están conectadas las hojas
del rotor. Utilizando un imán permanente, el generador convierte cualquier movimiento del rotor directamente en energía eléctrica, sin requerir de ninguna potencia eléctrica para la
excitación (ver Pictures of the Future, Otoño
2011, p. 4; Otoño 2008, p. 4).
Pictures of the Future
Maximizando la Eficiencia | Energía Eólica en Turquía
Estimulando las Fuentes Locales de Energía. La Ley de Energía Renovable modificada
de Turquía, que entró en vigencia a comienzos
de 2011, ha conducido a un boom de la energía eólica en todo el país. Esto, debido a que
las tarifas de alimentación de energías renovables han sido fijadas por 10 años. "Hoy, aproximadamente el 44% de la energía suministrada en Turquía es generada a partir del gas
natural, y el 98% de ella es importada", dice Sinan Bubik, Jefe de Energía Eólica en Turquía.
"No sólo es muy cara, sino que hace al país extremadamente dependiente. Especialmente si
usted considera que el consumo de electricidad sólo en junio de 2012 aumentó en 8.1%".
Para mejorar los problemas, al gobierno le
gustaría estimular la participación de la energía
generada de fuentes locales. Las energías renovables están desempeñando un papel importante en este aspecto. "En el 2008, nuestros
sistemas de energía eólica instalados tenían
una capacidad de aproximadamente 360 MW;
en el 2010, esa cifra había aumentado a 1,329
MW, y hoy es de aproximadamente 2,170
MW", dice Bubik.
Con fines de comparación, la Asociación
Mundial de Energía Eólica informa que en el
2012, Alemania tenía una capacidad de más
de 30,000 MW de energía eólica instalada. "Si
en el caso de Turquía, sumamos los parques
eólicos que han estado en construcción desde
marzo de 2012, llegaríamos a una capacidad
de aproximadamente 3,500 MW. La ley le ha
dado cierta medida de seguridad a nuestro negocio", dice Bubik.
Si las partes individuales de las turbinas eólicas son fabricadas a nivel local, entonces el precio de compra obtiene un margen extra adicional durante los primeros cinco años, después de
que el sistema entre en línea. Por ejemplo, hay
un precio base de 7.3 centavos de dólar por kilovatio hora, más un extra de 0.8 centavos por
las hojas, 1.0 centavos por el generador y los
componentes electrónicos de control, 0.6 centavos por la torre de la turbina y 1.3 centavos de
dólar/kWh por las piezas mecánicas del rotor y
las unidades de las nacelas. "Para las torres de
nuestras turbinas eólicas, por ejemplo, nosotros
trabajamos conjuntamente muy estrechamente
con el productor local", dice Bubik. "Eso significa
que para nuestro sistema, el operador obtiene
aproximadamente 7.9 centavos de dólar/kWh".
La meta de Turquía es aumentar su producción de energía eólica a 20,000 MW para el
2023 – el tiempo justo para el centésimo aniversario de la declaración de la República de
Turquía. Esto representaría el 30% de la mezcla
de energía del país. Las mejores regiones en
este sentido están a lo largo de la costa norte
del Egeo, la región del Mármara, la costa oeste
Pictures of the Future
del Mar Negro, en la parte sur de la Provincia
de Mersin-Hatay. "Son más de 7,000 kilómetros de área costera", dice Bubik. "Con condiciones muy favorables para los sistemas en tierra. Por lo que somos muy optimistas cuando
miramos hacia el futuro".
Y el país está en vía de alcanzar sus ambiciosas metas. Aproximadamente 500 kilómetros al oeste de Dãgpazari, Siemens está trabajando en lo que será uno de los parques eólicos
más grandes de Turquía. Allí, a una altitud de
casi 2,000 metros, el trabajo de instalación del
parque eólico ordenado por Güris Holding está
muy adelantado, el cual tendrá una capacidad
total de 50 MW.
"Hace un año, no había incluso ni un camino
allí; parecía como un lugar que el tiempo había
olvidado", recuerda Judit Szasz, gerente del proyecto de Siemens. "Nosotros no podíamos ni siquiera llevar una grúa hasta allí, y ni hablar de
las partes de una turbina".
Pero en el término de un año, el operador
creó una carretera de acceso. Hoy, aunque la carretera es todavía muy estrecha para el paso de
camiones, Szasz dice al respecto "Estamos montando ya la primera de las 22 turbinas. Cuando
los sistemas entren en línea en el 2013, les realizaremos mantenimiento por otros cinco años".
Los técnicos de Siemens, los mecánicos y el
cliente tienen todas sus oficinas una cerca de
la otra, en este sitio fuera del camino. "Estar
cerca los unos de los otros así es importante,
porque nos permite discutir las cosas frente a
frente y tomar decisiones más rápidamente",
dice Szasz. Esto es indispensable, considerando especialmente el mal clima en las montañas. "En días como hoy, cuando el viento
prácticamente dispara pequeñas agujas a
nuestras caras, y la niebla hace imposible ver
algo, el trabajo queda en espera. Pero esperamos el momento correcto – ojalá llegue". Sin
embargo, si no llega, el montaje de una turbina, que normalmente toma 1.5 días, podría
tomar semanas.
De Qué Forma los Pequeños Ajustes
están Potenciando Mejoras en la Producción
Para hacer una torre eólica más eficiente, los desarrolladores tienen que encontrar la forma de aumentar su producción, manteniendo a la vez su peso lo más bajo posible. Con este objetivo en mente, Siemens ha estado ofreciendo un paquete de actualización para las hojas de los rotores que puede aumentar
la producción de energía anual de la planta en varios puntos porcentuales. "Hemos armado un paquete de
tres características aerodinámicas pequeñas. Estas consisten en aletas que son montadas en las hojas del
rotor, al igual que sus homólogas en las alas de las aeronaves", dice Peter Bay Enevoldsen de Siemens Wind
Power en Dinamarca. Enevoldsen es un "Inventor del Año", uno de los 12 investigadores y desarrolladores
más exitosos así distinguidos por Siemens a finales del 2012. Enevoldsen tiene en su haber 21 inventos
para optimizar las turbinas eólicas y 53 patentes individuales en 21 familias de patentes. Con las aletas, un
parque eólico terrestre compuesto por 43 turbinas con producciones de 2.3 MW cada una puede generar
una utilidad de varios millones de dólares americanos en 20 años. "DinoTails" – una parte de la actualización – se asemeja a las placas del estegosaurio y están montadas en la parte externa de la hoja. "Estas ayudan a reducir la turbulencia a lo largo del borde posterior de la hoja, lo que conduce a una reducción del
ruido de dos a tres decibeles", dice Enevoldsen.
Las "DinoShells", de otra parte, son conectadas más hacia dentro de la hoja. Esta característica fue inspirada
por el piloto de carreras de EE.UU. Dan Gurney, quien inventó los "Alerones Gurney" – las pequeñas aletas
que miran hacia arriba, en los bordes posteriores de los carros de carreras. "Con estas adiciones, le damos a
las hojas del rotor un 'efecto de spoiler', un mayor ímpetu, en otras palabras", dice Enevoldsen.
El tercer elemento involucra los "generadores vórtice", que están conectados cerca del eje. "Estos parecen
aletas, y se inclinan sólo unos cuantos grados hacia la izquierda y hacia la derecha de forma alterna", dice
él. Estos generan un flujo de aire pequeño, que captura el flujo de aire lejos del borde superior de las hojas,
creando un ímpetu adicional en el proceso. Como un ávido navegante y surfista, Enevoldsen pasa mucho
tiempo capturando el viento en sus horas de descanso, también. "Usted puede sentir la fuerza del viento en
sus manos", dice él. "Es la situación perfecta para pensar en la energía eólica".
57
Maximizando la Eficiencia | Hechos y Pronósticos
Naturalmente, aparte de los generadores de
electricidad en sí, las aspas del rotor son de las
piezas más importantes de cualquier parque eólico. Y las que están siendo instaladas en el parque eólico terrestre Balabanli, cerca de Estanbul,
son muy especiales además. "Estas hojas son
cuatro metros más largas que las instaladas en
Dãgpazari; lo que representa un 8% más de producción de energía por año", dice Mahir Tosun,
un experto técnico de Siemens Wind Power.
Conocidas como Hojas Aeroelásticas Hechas a la Medida (ATBs), las nuevas hojas operan de forma análoga a la suspensión de un carro, lo cual amortigua los impactos y por lo
tanto, amplía la vida de servicio del vehículo
(ver Pictures of the Future, Otoño 2011, p. 92).
Ordenado en octubre de 2012 por Borusan
EnBW Enerji, una empresa conjunta de la empresa de servicios públicos alemana EnBW y el
Holding turco Borusan, Balabanli está programado para entrar en servicio a finales del
2014. "En ese momento las 22 turbinas eólicas
de la planta generarán aproximadamente 149
GWh de electricidad por año, para aproximadamente 43,000 hogares", dice Tosun.
Buscando la Mezcla Correcta. "Pero el sólo
viento no lo hará todo en Turquía", dice Bubik.
La energía eólica puede tener un gran potencial,
pero sólo 12.5 GW se podrían utilizar actualmente debido a las limitaciones impuestas por
la red existente. "Necesitamos inversiones sustanciales en las líneas de transmisión y las estaciones de transformadores", dice Bubik.
La visión turca para el 2023 incluye plantas
de energía geotérmica, con una capacidad de
600 MW y plantas solares que suministren
3,000 MW. La energía hidroeléctrica, que actualmente aporta 14,700 MW y representa casi
una cuarta parte de la mezcla total de energía,
continuará desempeñando el papel principal.
"Se están haciendo planes para aproximadamente otras 500 plantas hidroeléctricas con
21,000 MW para el 2023", dice Bubik. "Aparte
de eso, al gobierno le gustaría estimular la energía a base de carbón y la energía nuclear". El objetivo es construir plantas de energía a base de
carbón con una capacidad de 18,500 MW, lo
que implica un aumento del 50%, y adicionar
10,000 MW de capacidad de energía nuclear.
Entre tanto, de nuevo en Dãgpazari, Kalayci no está pensando en estas cifras cuando
de su trabajo se trata. Vestido con su equipo,
el sube hasta el techo de la nacela, toma aire,
y sueña, mirando las montañas distantes: "Le
he cogido mucho cariño a estos gigantes",
dice él. "La nacela se asemeja mucho a la cabina de un barco. Sin embargo, hay una diferencia importante. Aquí no existe el riesgo de
adquirir el mal del mar".
Hülya Dagli
58
A Medida que la Demanda
de Energía Aumenta, las Ganancias
en Eficiencia están Creciendo
El equivalente en energía de 0.19 litros – un vaso
común – de petróleo, es requerida en promedio en el
mundo de hoy para producir una mercancía con un valor
de un dólar americano. En 1990 se necesitaba un cuarto
de litro. Hoy, la reducción adicional, que se conoce como
intensidad de energía, es considerada una de las claves
para conseguir el objetivo estipulado por la Unión Europea: reducir las emisiones de CO2 en un 80% para el
2050, en comparación con 1990. Y de hecho, se ha conseguido un progreso considerable. En Alemania ha sido
posible reducir la intensidad de energía de 0.17 a 0.11 litros desde 19990. Esta excelente cifra ha sido excedida
sólo por unos pocos países (p.ej. España), lo cual en algunos casos tiene un clima más favorable. China ha conseguido también un progreso importante. A pesar de todas las críticas de su inmensa demanda de energía, la
intensidad de energía de China ha disminuido de 0.72 a
0.27 litros desde 1990.
Según la Agencia Internacional de Energía (IEA), entre 1980 y el 2010 la intensidad de energía disminuyó en
un 1% por año en todo el mundo – principalmente gracias a las innovaciones tecnológicas. Por ejemplo, la introducción de motores de imanes permanentes, controlados electrónicamente, ha mejorado la eficiencia de los
motores eléctricos hasta en un 95%. Pero a pesar de todas las ventajas, el uso de energía primaria a nivel mundial ha aumentado en más del 50% desde 1990. Es cierto
que durante el mismo periodo, la población mundial creció en un tercio; llegando a 7.1 billones de personas –
pero la situación sigue siendo preocupante.
La razón básica del problema se puede reducir en
una palabra: comodidad. Hoy, la gente de todo el
mundo necesita más espacio para vivir que el que solía
necesitar, y en los países en desarrollo y emergentes la
gente está conduciendo cada vez más y más carros y
pueden tener acceso ahora a cosas que nunca soñaron
tener en el pasado. Pero ahora, según la Perspectiva
Energética Mundial 2012 de la IEA, todos los países
hambrientos de energía han establecido planes ambiciosos para aumentar su eficiencia energética. Si estos
países toman sus planes seriamente, la intensidad de
energía deberá disminuir en un 1.8% por año entre el
2010 y el 2035, para una reducción total del 36%. Para
que esto pase, será necesaria una inversión anual a nivel mundial de $158 billones.
¿Estas predicciones son reales? Sí. El Instituto Fraunhofer de Investigación en Sistemas e Innovación, en
Karlsruhe, lo manifestó así en un informe para el Ministerio de Medio Ambiente de Alemania Federal. Según el
informe, para el 2050 los requerimientos de energía de
la Unión Europea podrían ser 57% menores de lo que
fueron en 1990. Se podrían ahorrar cerca de €500 billones en costos de energía por año – en otras palabras, más
del 90% de la inversión necesaria se podría recuperar. Las
mejoras en los edificios ofrecen el mayor potencial para
aumentar la eficiencia. El estudio demuestra que las necesidades de energía de los edificios se podrían reducir
en un 71%, principalmente gracias al mejor aislamiento
de los edificios existentes, a la tecnología de edificios moderna y a sistemas de calefacción y de agua caliente energéticamente eficientes. Potencialmente, es posible obtener ahorros de energía del 53% en el transporte – gracias
a las mejoras en el manejo del tráfico, a un transporte
más eficiente energéticamente y a una mejor logística.
La demanda de energía industrial se podría reducir también en un 52% para el 2050. Tres cuartas partes de estos
ahorros son posibles a través de mejoras en la generación
de vapor y en los motores eléctricos.
Sin embargo, en el comercio y la industria la meta
no es sólo la eficiencia energética, sino también los ahorros en los costos. En el sector manufacturero, los materiales representan la mayor proporción de los costos
de producción, es decir más del 40%. En un estudio de
casi 1,500 negocios, realizado por el Ministerio Federal
de Economía y Tecnología, el Instituto Fraunhofer de Investigación en Sistemas e Innovación llegó a la conclusión de que aproximadamente el 7% del costo de los
materiales se podría ahorrar, según los propios estimativos de las compañías estudiadas. Eso representaría
una reducción de €48 billones por año, principalmente
en la fabricación de automotores y maquinaria, en la industria de los componentes eléctricos y en la industria
de alimentos.
Reducir la demanda de energía a pesar del crecimiento económico – ¿es eso posible? Lo es – bajo condiciones específicas. Por ejemplo, desde 1990 Dinamarca
ha reducido su demanda de energía en un 18% mientras
que ha aumentado a la vez su producto interno bruto en
un 41%. Ya en los años 90, los daneses tomaron la delantera con la construcción de plantas de energía operadas con gas natural, que producen calefacción para los
barrios, al igual que electricidad; y tienen una eficiencia
general de hasta el 90%. En paralelo, los daneses ampliaron su producción de energía eólica. Ahora, a los negocios se les exige utilizar la energía más eficientemente.
A las empresas de energía danesas se les exigirá volverse
un 2.6% más eficientes cada año entre el 2013 y el 2015.
Y, empezando en el 2015, éstas tendrán que volverse un
2.9% más eficientes anualmente. Se cuenta con un catálogo de medidas reconocidas definidas por las autoridades para ayudar a las empresas a conseguir estos objetivos en estrecha cooperación con sus clientes. Según
la experiencia previa, esta relación con los clientes es una
ventaja competitiva importante.
La UE, que ha orientado su Directiva de Eficiencia
Energética en línea con el modelo danés, le exige a las
empresas de energía conseguir una mejora anual mucho más modesta; del 1.1% anual en eficiencia energética. Por lo tanto, el escenario de eficiencia de la "Hoja
de Ruta de Energía 2050" de la UE utiliza sólo el 72% del
potencial de ahorros estimado por el Instituto Fraunhofer. Allí hay todavía un gran potencial de ahorro de energía, en particular en las industrias y los hogares privados,
dicen los autores del estudio. Sin embargo, la UE es todavía la pionera internacional. Sólo unos pocos países
europeos y unos cuantos estados en los EE.UU. y Aus-
Pictures of the Future
Maximizando la Eficiencia | Hechos y Pronósticos
No hay ideas claras sobre cómo se puede evitar
esto. Incluso en Dinamarca, la falta de mejores ideas
significa que el progreso está limitado últimamente, a
los intereses de los individuos de hacerse más medioambientalmente conscientes y cambiar su comportamiento. Esto le resta algo de aire a las predicciones
eufóricas del futuro. Esa es la razón por la que el vanguardista Jorgen Randers, en su pronóstico para el Club
de Roma para el 2052, espera sólo una reducción de un
tercio en la intensidad de energía en comparación con
el 2010. Eso equivaldría más o menos a la continuación
del "negocio según lo usual". Randers cree que no es realista esperar más que esto, ya que los incentivos efec-
Uso de Energía por Unidad de Producción
0.7
0.6
Todo el mundo
Países OECD
Europa
Reino Unido
Alemania
Estados Unidos
Rusia
Brasil
China
Japón
India
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
Año
0.0
1990
92
94
96
98
2000
02
04
06
08
2010
PIB Generado por Unidad de Recursos
4,000
Cociente del PIB y el consumo de recursos:
a mayor valor, mayor eficiencia
Reino Unido
Suiza
3,500
Japón
3,000
Fuente: Enerdata. Anuario 2012: Informe Global del Mercadeo Energético
Equivalente en litros de
petróleo, como medida del
costo de producir una
mercancía por el valor de un
dólar de EE.UU. (ajustado a la
capacidad de compra)
tivos – como el significativo impuesto al dióxido de carbono – no son políticamente viables. Los consumidores
desempeñan un rol clave en esta situación. A través de
sus decisiones de compra, ellos influencian la industria
manufacturera. Y aquí está la causa del optimismo cauteloso. Según un estudio recientemente realizado por
la Asociación Federal de Tecnología de Información, Telecomunicaciones y Nuevos Medios, el 81% de los consumidores dijeron estar preparados para pagar más por
aparatos electrónicos que ahorren energía y recursos.
Un poco más de la mitad dijeron realmente que tenían
la voluntad de pagar un 5% extra o más.
Urs Fitze
Francia
2,500
Alemania
España
2,000
Estados Unidos
Canadá
1,500
Portugal
Finlandia
Turquía
Australia
1,000
500
0
Japón, Estados Unidos, Canadá, Australia:
Datos para 2009 aún no disponibles
Año
1980
1985
1990
1995
2000
2005
2009
Fuente: Eurostat. WI base de datos. Cifras del PIB del Conference Board. Total Economy Database, Enero 2012
tralia han dictado normas vinculantes en materia de eficiencia energética.
Sin embargo, estas regulaciones no consideran los
llamados "efectos rebote". Si el dinero ahorrado en
electricidad con la instalación de una bomba de calor,
por ejemplo, es gastado en el desplazamiento del aire
o si simplemente se apaga el termostato, la mejora es
insignificante. En un estudio de la UE se revelaron pérdidas por efecto rebote del 10% al 30%. En la investigación realizada por el Instituto Wuppertal para el
Clima, el Medio Ambiente y la Energía, el economista
Tilman Santarius dice que esta cifra podría ser hasta
del 50% en el largo plazo.
Reino Unido #1
2
Alemania #2
4
1
1
4
1
5
1
Canadá #11
8
11
10
11
Estados Unidos #9
9
4
6
12
Rusia #12
11
12
10
5
Medidas nacionales ya implementadas
Eficiencia en edificios conseguida
Eficiencia industrial conseguida
Eficiencia en tráfico conseguida
Potencial no utilizado
Reino Unido
Alemania
Unión Europea #6
Francia #5
7
6
3
7
7
Italia #3
2
5
5
8
7
2
1
China #6
10
1
10
1
Italia
Japón
Japón #4
2
Francia
9
2
Australia
8
Unión Europea
China
Estados Unidos
Rango 1-4
Rango 5-8
Rango 9-12
Brasil #10
12
10
9
5
Australia #6
4
2
7
10
Brasil
Canadá
Rusia
0
20
40
60
80
100
La Tarjeta de Calificación de la Eficiencia Energética Internacional de la ACEEE 2012 está basada en diferentes categorías.
Pictures of the Future
59
Fuente: American Council for an Energy Efficient Economy. Calificación de la Eficiencia Energética Internacional.
Eficiencia Energética de las Doce Potencias Económicas Principales
Maximizando la Eficiencia | Plantas de Energía de Ciclo Combinado
Las nuevas plantas de energía de ciclo combinado,
como la planta Lingang en Shanghai (parte
superior) y Nhon Trach en Vietnam (abajo izquierda)
suministran energía confiablemente a Asia.
Disparadas por
la Eficiencia
Los retos a los que se enfrentan los sistemas de energía
individuales varían entre una región y otra. Pero algo es seguro:
en todo el mundo se necesitan proveedores de energía
sostenible. Las plantas de energía de gas natural altamente
eficientes casi siempre mantienen la clave del éxito, como lo
ilustran varios ejemplos en Asia.
China está hambrienta — especialmente de
electricidad. La segunda economía más grande
del mundo consume 4,000 teravatios hora
(TWh) de energía cada año. El crecimiento económico anual de aproximadamente un 10% le
ha permitido a China sacar a cientos de millones de personas de la pobreza en los últimos
años, pero este desarrollo ha conducido a un
inmenso incremento del hambre del país por
bienes de consumo, recursos y energía. Según
Naciones Unidas, el país tendrá 1.4 billones de
personas en el 2025. La Agencia Internacional
de Energía informa que el sólo consumo de petróleo por parte de los chinos está previsto que
aumente en un 70% entre el 2009 y el 2015.
Para entonces, China representará el 42% de la
demanda global de petróleo. El consumo de
electricidad del país se ha triplicado en la última
década, y podría duplicarse nuevamente hasta
8,000 TWh en el 2030.
China está buscando hacer más eficiente la
generación de energía. Hay planes que buscan
una reducción de las emisiones de CO2 por unidad del PIB y una mezcla de energía mucho
60
más balanceada para el 2030 (ver Pictures of
the Future, Otoño 2012, p. 20), aunque el carbón sigue desempeñando el papel principal en
el sistema de energía de la nación. La capacidad nominal de los parques eólicos aumentará de 60 gigavatios de hoy, a 150 en el
2020. Sin embargo, ampliar el uso de la energía de fuentes renovables no representa ningún riesgo de fluctuación en la red, porque no
se puede generar ninguna energía cuando no
hay viento o cuando el sol se ha puesto.
Esto se puede compensar con las plantas
de energía de ciclo combinado, de arranque
rápido y muy eficientes. Shanghai Shenergy
Lingang es una de estas plantas. Recibió en
octubre de 2012 el Premio de Energía Asiática
en la categoría Mejor Proyecto de Energía de
Gas. Cada uno de los 4 bloques de Lingang alberga una turbina de gas serie-F de Siemens.
Block 4 ha establecido una nueva norma
de eficiencia para las plantas de energía de
ciclo combinado en China, con su eficiencia
nominal del 59.7% y una producción de 430
MW – suficiente para suministrar electrici-
dad a 300,000 personas. La planta de energía es también muy flexible. Cualquiera de
sus bloques puede empezar a generar electricidad sólo 10 minutos después de que
haya arrancado. Así se reacciona lo más rápidamente posible a las enormes fluctuaciones de la demanda, que pueden impactar a
la red de energía de Shanghai en los días
fríos del invierno o en los calores del verano.
La solución de Siemens equilibraría las fluctuaciones que se presentan cuando la participación de la energía renovable en la red
aumenta agudamente.
Tres Meses Delante de la Programación. Vietnam es una de las naciones de
más rápido crecimiento en el sudeste de
Asia, y su demanda de electricidad se espera
que aumente en un
11-14% por año,
hasta el 2020. Según la Agencia de Desarrollo de Comercio e Inversión en Alemania,
que hace parte del Ministerio Alemán de
Economía, la demanda de energía de Vietnam está aumentando aproximadamente
Pictures of the Future
dos veces más rápido que su PIB. Los cortes
de energía son comunes. El Plan Maestro de
Energía de Vietnam para el 2011-2020
busca un aumento de tres veces en la capacidad de producción, en comparación con el
nivel actual. Un elemento de la solución es
Nhon Trach 2, una planta de energía de ciclo combinado de 760 MW, ubicada aproximadamente a 35 kilómetros de Ho Chi Minh
City. Siemens suministró a la planta un paquete de energía de seguridad, compuesto
por dos turbinas de gas SGT5-4000F, dos
calderas de recuperación de calor, una turbina de vapor, tres generadores de refrigeración por aire, y los sistemas eléctricos, de
control, auxiliares y de respaldo.
"Gracias a la excelente cooperación entre
todos los socios del proyecto, pudimos iniciar las operaciones comerciales en la planta
en sólo 28 meses y medio ", dice Lothar Balling, Jefe de Soluciones de Plantas de Energía de Turbinas de Gas en la División Fossil
Power Generation, de Siemens Energy. "Terminamos nuestra participación en el trabajo
tres meses antes de lo programado. Eso la
convirtió en una de las plantas de energía
más rápidamente construidas en toda Asia.
Las calificaciones de la producción y la eficiencia de la planta excedieron las expectativas, y sus niveles de emisiones son más bajos también. La planta marca nuevas normas
para Vietnam". Este logro fue honrado en la
ceremonia de entrega de los Premios de
Energía Asiática, donde la planta fue nominada como un Proyecto de Energía de Vía
Rápida Sobresaliente en el 2012.
Siemens ha adicionado también su ClaseH a la exitosa serie Clase-F. La Clase-H incluye la turbina de gas de la planta de energía Irsching, la cual alcanzó una eficiencia
energética que fue récord mundial, del
60.75% en la operación de ciclo combinado,
con una turbina de vapor para una producción total de electricidad de más de 580 MW
en abril de 2011 (ver Pictures of the Future,
Otoño 2011, p. 96). La Clase-H consiguió un
Pictures of the Future
nivel de eficiencia de más del 1.5% por encima del de la Clase-F previa. El mayor tamaño de la Clase-H permite también ahorros
adicionales en los costos, gracias a las economías de escala.
Más Energía derivada del Gas Natural.
La última serie de turbinas de gas de Siemens – la Clase-H – está operando a más de
3,000 kilómetros de distancia en Corea del
Sur. Siemens ha vendido ya ocho de estas
turbinas de gas en Corea del Sur, desde que
fueron lanzadas al mercado en el 2011. Este
éxito se debe al hecho de que Corea del Sur
tiene muy pocas reservas de energía y está
forzada a depender de los costosos combustibles importados, como el gas natural líquido (LNG). Esa es sólo una razón más por
la que las plantas de energía necesitan ser
tan eficientes. Por ejemplo, un aumento en
la eficiencia eléctrica de sólo un punto porcentual en una planta de 800 MW, produce
60 millones de kilovatios hora adicionales,
por año. Esto es suficiente para proveerle
electricidad a unas 30,000 personas más, al
mismo costo del combustible y al mismo nivel de emisiones de CO2. El problema de los
combustibles es que sus costos representan
el 75% de los costos totales del operador de
una planta de energía. "La eficiencia es un
aspecto crucial cuando uno está transformando energía, porque los precios del gas
natural son muy altos", dice Kwang-Jae Yoo,
CEO de Posco Engineering & Construction.
Posco es responsable de la construcción de
la planta de energía Ansan, ubicada al suroeste de la capital de Corea del Sur, Seúl. "Siemens tiene la tecnología de plantas de
energía más eficiente, la cual ha sido probada y evaluada y ha estado operando por
un año y medio. Siemens es también un so-
cio de proyectos confiable y experimentado", añade Yoo.
Siemens está construyendo la pieza central de la planta –la isla de energía– que incluirá dos turbinas de gas de Clase-H, una turbina de vapor y los generadores. Ansan será
una planta de ciclo combinado, que utiliza gas
del petróleo licuado (LPG) como combustible.
En el 2014, tendrá una capacidad de producción eléctrica bruta nominal de 834 megavatios (MW) y le suministrará al distrito calefacción para los residentes de la ciudad de
Ansan. Esta tecnología garantiza la explotación óptima del gas natural y aumentará la
clasificación de la eficiencia del combustible
de la planta a más del 75%. El consumo de
gas y las emisiones de dióxido de carbono
será también un tercio menor que los valores
promedio de las plantas de energía de gas
existentes en todo el mundo.
Siemens construyó su primera planta de
ciclo combinado en Asia en Bang Pakong, Tailandia, a comienzos de los años 80. La planta
tenía una clasificación de eficiencia del 48%.
En sólo tres décadas Siemens ha aumentado
la eficiencia de sus plantas de ciclo combinado en más de 12 puntos porcentuales. Eso
corresponde a un aumento de más del 25%
en la conversión de combustible.
Un récord adicional se conseguirá en Alemania en el 2015. Aquí, la empresa de servicios públicos Stadtwerke Düsseldorf le otorgó
un contrato a Siemens para la planta de energía Lausward, la cual producirá 595 MW en un
solo eje, una eficiencia neta de más del 61%,
y hasta el 85% de conversión de combustible.
La investigación en el campo continúa, porque Siemens planea conseguir una clasificación de la eficiencia del ciclo combinado de
más del 62% en el 2020.
Sabrina Martin
Una Turbina para los Libros de Récords
La turbina de gas Clase-H es el resultado de más de 10 años de desarrollo. Ya en octubre de
2000, cientos de ingenieros del Sector Energy de Siemens, Corporate Technology, y cerca de 50 compañías socias externas, empezaron a trabajar en la turbina y el concepto detrás del sistema. Siemens invirtió más de €500 millones en el desarrollo, construcción y operación de una planta prototipo en Irsching,
Alemania. La turbina de gas fue sometida a un riguroso programa de evaluación, el cual incluyó más de
170 arranques y más de 1,500 horas de operación. La instalación fue luego convertida en la planta de
energía de ciclo combinado más eficiente del mundo y fue entregada en el verano de 2011 a la compañía de energía E.ON, la cual la puso en operación comercial. La turbina de gas Clase-H ha hecho historia
con su producción de 578 MW y una clasificación de la eficiencia combinada del 60.75%, y es la primera
turbina de gas en romper el récord mundial de eficiencia del 60% en la operación de ciclo combinado.
Este proyecto ejemplar se ha ganado incluso la entrada al libro Guinness de Récords mundiales, porque
la turbina SGT5-8000H en Irsching 4 es la turbina de gas en operación más grande del mundo. Ahora ha
llegado a más de 17,800 horas de operación equivalentes (EOHs), 12,500 de las cuales fueron en operación de ciclo combinado, con más de 400 arranques.
61
Maximizando la Eficiencia | Transmisión Eléctrica
La electricidad llega a la planta convertidora
Mohindergarh desde Mundra, a 1,000
kilómetros de distancia.
La India se Conecta
a un Futuro Eficiente
a más de un millón de hogares indios. La construcción tuvo lugar bajo condiciones difíciles –
temperaturas de hasta 45 grados Celsius, fuertes vientos cargados de sal y una reducción del
personal calificado. Sin embargo, Siemens y
Adani pudieron completar el sistema dentro de
los dos años acordados. Esto incluyó cerca de
1,000 kilómetros de líneas de energía y las dos
estaciones, rectificadora e inversora, claves en
Mundra y Mohindergarh.
La HVDCT podría revolucionar la red de energía india. Desde que el gobierno abrió la transmisión eléctrica al sector de energía privado
hace pocos años, el país depende de la participación activa de las empresas privadas. El sistema de HVDCT entre Mundra y Mohindergarh
es un campeón de la eficiencia. En los sistemas
de transmisión de corriente alterna trifásica tradicionales, la pérdida de energía durante la
transmisión es 2-3 veces más alta. Esto significa
que el nuevo sistema sacará cerca de 700,000
toneladas de CO2 por año, fuera de la atmósfera. En octubre de 2011 estas plantas de
HVDCT fueron las primeras de su tipo en el
mundo en ser certificadas como tecnología eco-
En un país donde millones de personas todavía viven sin
electricidad, las nuevas líneas de transmisión de corriente directa
de alta tensión están transportando electricidad a grandes
distancias, con pérdidas mínimas y ayudando a estabilizar la red.
La oscuridad gobierna principalmente la
noche en las regiones rurales de la India, ya
que muchos pueblos no están conectados a la
red de energía. Las mujeres sólo tienen la luz
mortecina de las lámparas de kerosene con las
cuales cocinan la comida nocturna, y a los niños
les resulta difícil realizar sus tareas. Al mismo
tiempo, la demanda de energía de la India ha
aumentado enormemente y continuará aumentando. Según la Agencia Internacional de
Energía (IEA), India, China y el Medio Oriente
representarán el 60% del crecimiento mundial
de la demanda de energía en el 2035. Pero 600
millones de indios viven todavía sin acceso regular a la electricidad. No sólo se produce muy
poca energía, sino que más del 60% de ella se
pierde en la transmisión y distribución. Y la red
es propensa a fallas. Durante los meses calientes de verano, es común ver hasta 10 cortes de
energía en el día.
Parte de la solución podría estar ubicada en
Mohindergarh, un pequeño pueblo cerca de
Nueva Delhi. Una nueva estación inversora de
transmisión de corriente directa de alta tensión
(HVDCT) está ubicada allí. Convierte la DC que
llega de Mundra, a 1,000 kilómetros de distancia, en AC y la alimenta a la red de energía local.
62
Las dos regiones ubicadas en cada extremo de
la línea de HVDCT no podrían ser más diferentes. Mohindergarh es el distrito menos desarrollado en esta parte del norte de la India. Sus residentes, que son principalmente agricultores,
viven en el límite de la pobreza, mientras que
los residentes de Mundra, una ciudad puerto
en el estado occidental de Gujarat, son relativamente ricos. En los años 90's Mundra se convirtió en el eje de producción y logística de la
sal empacada. Hoy es el puerto privado más
grande de la India y tiene dos plantas de energía de alta producción. Una de ellas, una planta
operada con carbón con una producción de
4,620 megavatios, es la más grande el país.
Adani Power Ltd. es una de las compañías
eléctricas privadas más grandes de la India y la
mayor importadora de carbón del país. En el
2009 Adani comisionó a Siemens AG y a su
subsidiaria india Siemens Ltd. para construir el
sistema de HVDCT privado más largo de la India. La tecnología hace posible transportar electricidad a muchos cientos de kilómetros, con
pérdidas de energía mínimas. El nuevo sistema
de HVDCT puede transportar hasta 2,500 megavatios de corriente directa a 500 kilovoltios.
Esto es suficiente para suministrarle electricidad
Súper Autopistas
de Electricidad
Para la Transmisión de Corriente Directa de Alta
Tensión (HVDCT), una estación rectificadora tiene que
convertir primero la corriente alterna, generada por
una planta de energía, en corriente directa de muy alto
voltaje. En el otro lado de la línea de transmisión, un segundo convertidor convierte la corriente directa nuevamente en la corriente alterna que puede ser suministrada a los consumidores. En las líneas de energía de
HVDCT, las pérdidas por transmisión son usualmente
entre un 30% y un 50% más bajas en comparación con
la transmisión de corriente alterna trifásica. Adicionalmente, se puede transmitir significativamente más
energía sobre una vía de transmisión del mismo ancho.
En todo el mundo, Siemens ha instalado ya 40 sistemas
de HVDCT. Los de mayor rendimiento están en China,
donde la electricidad libre de CO2 desde las plantas hi-
Pictures of the Future
Maximizando la Eficiencia | Capital de Riesgo
El software desarrollado por Arelion optimiza los
lugares de los vehículos entrantes y salientes
con los de los conductores más próximos.
lógica, como parte de las medidas de protección
del clima y medioambiente, implementadas por
la Convención Marco sobre el Cambio Climático
de Naciones Unidad (UNFCCC). Adani y Siemens
fueron capaces de documentar el efecto de reducción del CO2 correspondiente. Como operador de la HVDCT, Adani está autorizado ahora
para utilizar créditos por emisiones.
Electricidad para Bangladesh. El país vecino
de la India intenta también tener pérdidas bajas
en el flujo de energía en el futuro. En Bangladesh casi la mitad de los más de 160 millones
de residentes viven todavía sin electricidad. El
país de la Bahía de Bengala tiene planes de conectar su red eléctrica con la de India en el
2015. Como parte del proyecto, Siemens está
construyendo una estación de ida y vuelta de
HVDCT de 500 megavatios en Bheramara, en el
oeste de Bangladesh. El rectificador y el inversor serán conectados directamente entre sí en
una planta, creando así una conexión sin problemas entre estas dos redes de energía, antes
separadas. India puede entonces suministrarle
electricidad a su vecino a través de una línea de
energía trifásica de 400 kilovoltios de 110 kilómetros de longitud.
La red de energía de la India necesita, sin
embargo, ser enormemente ampliada. Durante
años se han desarrollado independientemente
redes eléctricas débiles, que deberán ser conectadas entre sí. Adicionalmente, en muchos lugares no hay líneas de distribución para llevar
electricidad a los hogares de la gente. Los sistemas de HVDCT son un paso importante para
hacer posible que la vida en la India continúe
después de la puesta del sol.
Ines Giovannini
droeléctricas es transportada hasta la costa este – a
una distancia de hasta 1.500 kilómetros. En Europa, un
cable submarino de HVDCT ha conectado a Mallorca
con el continente español desde septiembre de 2011.
Hay planes que buscan que esta conexión cubra la demanda de energía utilizando energía solar, eólica e hidráulica. Las emisiones de CO2 de este sistema serán
sólo de la mitad de los de una planta de energía a base
de gasolina. Y entre Escocia e Inglaterra Siemens está
construyendo un "súper" cable submarino de HVDCT.
Con una capacidad de 2,200 megavatios, el cable
transmitirá el equivalente a la producción de más de
600 turbinas eólicas terrestres, a comienzos del 2016.
Gracias a un voltaje de transmisión récord de 600 kilovoltios – en comparación con el máximo previo de 500
kilovoltios para un cable submarino – las pérdidas por
transmisión y conversión, en el sistema de 420 kilómetros de longitud, se reducirán en aproximadamente un
tercio - a menos del 3%.
Pictures of the Future
Llevando las Nuevas
Empresas al Estrellato
Trabajando con Siemens Corporate Technology, investigadores de
la Universidad de Linz desarrollaron un software que ofrece
soluciones optimizadas para las tareas logísticas y de planeación
complejas. Viendo el enorme potencial de la tecnología, ellos
fundaron Arelion, una empresa de reciente creación que está
ayudando ya a otras compañías a ahorrar dinero.
Después de recorrer el país de la Alta Austria en trenes, tranvías y buses, el viaje termina
en un paisaje que se destaca tanto por su belleza como por sus cerebros. Aquí, en el pueblo de Hagenberg, a sólo 30 minutos en carro
al noreste de Linz, un segmento importante
de la élite del software de Austria ha colocado
una tienda. Conocido también como "Silicon
Hills", este sitio remoto, es el imán del Dr. Georg Bodammer, de Siemens Technology Accelerator GmbH (STA), quien viaja aquí desde
Múnich muchas veces al año. El trabajo de Bodammer en STA – una subsidiaria propiedad
de Siemens AG y parte del departamento de
Corporate Technology (CT) – es evaluar nuevas ideas de negocios y ayudar a los empresarios a establecer y desarrollar sus emprendimientos. Y el parque de software de
Hagenberg es un semillero de ideas.
El parque es el hogar de 70 compañías pequeñas y alberga también a la Universidad de
Ciencias Aplicadas de la Alta Austria y a sus
aproximadamente 1,500 estudiantes. Siemens
tiene lazos estrechos con la Universidad Johan-
nes Kepler (JKU) de Linz, donde 17 institutos
trabajan en TI y soluciones de software, con frecuencia en colaboración con investigadores de
Siemens Corporate Technology.
Uno de los próximos inquilinos del parque
de software de Hagenberg es Arelion, una empresa de reciente creación que se especializa
en la optimización. Instalada en el edificio más
moderno del parque, desde marzo de 2012,
la compañía es dirigida por los cofundadores
Dr. Peter Feigl, Dr. Norbert Lebersorger y Dr.
Thomas Scheidl, quienes poseen colectivamente el 75% de la compañía; STA posee menos del 25%.
Los empresarios desarrollaron su tecnología
mientras trabajaban como científicos en la JKU
en un proyecto de investigación financiado por
CT – y ellos no han aflojado el paso desde entonces. "Con frecuencia, dos de nuestras personas
están en el teléfono, dos están discutiendo un
problema y una está escribiendo un programa
en medio de todo el ruido", dice Lebersorger. Si
las cosas marchan como se espera, Arelion contratará a 10 empleados adicionales este año – y
63
Maximizando la Eficiencia | Software de Optimización
tendrá por lo tanto que buscar nuevas oficinas.
Las perspectivas de la compañía son buenas – la
cual es una razón por la cual Bodammer está en
Hagenberg con tanta frecuencia. "Creo que es
muy probable que la idea de negocios de Arelion
tenga éxito en el mercado", dice él.
"Nuestro objetivo fue desarrollar un innovador software de optimización", explica Feigl,
quien, con sus colegas, empleó 10 años desarrollando soluciones que él dice serán más rápidas y más flexibles que los métodos de optimización establecidos, una perspectiva que ha
sido confirmada por CT.
Las técnicas de optimización más tradicionales están basadas en métodos de programación lineal, lo que significa que se ejecutará una
lista de operaciones de computación hasta que
se haya encontrado el resultado óptimo. Este
método se utiliza, por ejemplo, si las operaciones de producción se necesitan planear lo más
rápido o barato posible, o con un cierto número
de máquinas. El resultado alcanzado no puede
ser refutado matemáticamente – en otras palabras, no hay una solución mejor. "Sin embargo, los cálculos pueden tomar mucho
tiempo", explica Feigl.
La alternativa de los jóvenes empresarios
es utilizar un método heurístico con el fin de
una muy buena solución eliminando las vías
ineficientes de movimiento.
"Al correrlo en un computador potente, el
software puede revisar los resultados cientos
de miles de veces por segundo", dice Lebersorger. Como éste opera tan rápidamente, la
solución es particularmente ideal para utilizarla con procesos en los cuales las condiciones cambian frecuentemente. El centro de
transbordo de una compañía de logística automotriz austriaca ofrece un caso puntual. El
centro, que puede acomodar a 12,000 carros,
entrega vehículos de varios fabricantes a los
distribuidores asociados. Constantemente, están entrando y saliendo carros de la instalación. En el pasado, los empleados conducían
los carros hacia un sitio expandido, acompañados por un minibús que los transportaba de
nuevo a la oficina. El mismo procedimiento se
realizaba exactamente cuando un empleado
tenía que recoger un carro para que fuera entregado por un distribuidor.
parque de software.
64
Optimización en la nube. Los fundadores de
Arelion están convencidos de que la versatilidad de su tecnología es una ventaja importante. Las aplicaciones incluyen la planeación
del producto; la optimización de la red de comunicación; las redes inteligentes; el flujo, empaque y la planeación de la logística de los materiales; y la optimización del diseño de todas
las plantas de producción. Arelion está trabajando también en el servicio de optimización
en la nube, el cual le permitirá ofrecer sus soluciones a una amplia gama de usuarios. Con
este servicio, será posible utilizar la capacidad
de computación más efectivamente para administrar tareas más complejas. El servicio será
ofrecido también con un sistema de facturación de pago por uso. Como resultado, las compañías más pequeñas serán capaces de optimi-
Ayudada por inversiones de Siemens, la empresa de
reciente creación, Arelion, ha desarrollado un
software que optimiza la logística, la planeación del
producto y el flujo de materiales.
El Dr. Norbert Lebersorger (izquierda), el Dr. Peter Feigl y el Dr. Thomas Scheidl trabajan en el
conseguir el mejor resultado posible – en vez
de un óptimo teórico – lo más rápidamente
posible. Esto permite a los usuarios del programa reaccionar muy rápida y flexiblemente
a los cambios, en particular porque el software
de Arelion no requiere de fórmulas matemáticas para el proceso de modelado. Adicionalmente, su programación centrada en el objeto
hace posible representar, flexiblemente, incluso los procesos más complejos. Los investigadores demostraron su software a Siemens
utilizando un programa que controla un robot
en un proceso de fabricación de tarjetas de circuitos impresos. El software calcula los movimientos que el brazo del robot necesita hacer
para montar los componentes electrónicos en
una tarjeta, lo más rápidamente posible. La
tecnología de Arelion encuentra rápidamente
ción del personal y a la terminación más rápida
de las asignaciones, la productividad de la compañía ha mejorado ostensiblemente.
"Esto era extremadamente ineficiente", dice
Feigl. Con esto en mente, Arelion desarrolló un
sistema completamente nuevo para el centro
de logística. Esta solución registra electrónicamente cada nuevo vehículo que ingresa a la instalación. El sistema realiza una representación
de cada vehículo y de su ubicación, cada fecha
y hora de envío, y optimiza las operaciones individuales. Todos los empleados llevan un terminal móvil que les muestra su asignación dada
y los guía a través de la jornada de trabajo.
Si, por ejemplo, un carro es ordenado en
corto tiempo, el programa determina cuál empleado se encuentra en la vecindad y lo envía
al sitio donde está el vehículo. Ya no se necesitan los minibuses porque los empleados siempre conducen hacia el lote con un vehículo y lo
abandonan con otro. Gracias a la mejor utiliza-
zar sus sistemas a un precio razonable. Por
ejemplo, un taller de carpintería podrá calcular
la forma más efectiva y costo eficiente de cortar
la madera para un trabajo en particular, mientras que una tienda de reparación podrá generar cronogramas de reparación optimizados.
Los especialistas en optimización de Arelion
están mirando aún más lejos con sistemas
como una plataforma de Internet para abordar
todos los tipos de problemas de planeación.
"Los usuarios ingresarán las tareas que necesitan manejar y los especialistas en optimización
ofrecerán las soluciones que se podrán implementar con nuestra tecnología de plataforma",
explica Feigl.
Este servicio será de interés para cualquier
compañía incapaz de realizar inversiones importantes en software, porque la solución implementada puede ser reutilizada por otras
compañías que se enfrenten a una situación similar. En otras palabras, cualquier compañía
que se haya unido a la plataforma podrá accesar la solución de optimización existente apropiada y ejecutarla con sus propios datos. ¿Quién
sabe? Quizás algún día las compañías de transporte austríacas podrían pedirle a Arelion que
las ayude a mejorar las conexiones entre el parque de software de Hagenberg y el mundo,
más allá de la hermosa campiña.
Katrin Nikolaus
Pictures of the Future
Maximizando la Eficiencia | Casa con Energía Extra
El Sol
Llega
a Casa
Siemens está apoyando
proyectos universitarios, con
financiación y Know-how. Uno
de estos proyectos fue
desarrollado por estudiantes
de la Universidad de
Tecnología y Economía de
Budapest (BME). La
extraordinaria "casa con
energía extra" de los
estudiantes, consiguió varios
premios en la competencia
internacional Decatlón Solar.
Luce como algo de otro mundo, que ha aterrizado en medio de los históricos edificios de
ladrillo de la Universidad de Budapest. Tiene
sólo un piso, es negra y tiene forma de trapezoide. Su lado más largo, que mira hacia el sur,
tiene puertas de vidrio corredizas desde el techo
hasta el piso que se abren en salas aireadas, inundadas de luz. Las características no convencionales de la casa incluyen también una terraza
grande y una pared independiente larga, que es
negra también. La casa es no sólo llamativa sino
también una maravilla en materia de energía.
Sólo la energía solar le ofrece al edificio casi dos
veces más energía utilizable de la que consume.
Cerca de 70 estudiantes trabajaron conjuntamente en el edificio. La casa ganó premios en
varias de las 10 categorías de la competencia
internacional Decatlón Solar que se realizó en
Madrid en septiembre de 2012.
Pictures of the Future
La "casa con energía extra" – incluyendo
el sistema de control de las persianas,
la calefacción y el aire acondicionado – fue
concebida por estudiantes de la Universidad
de Budapest.
"Nosotros trabajamos intensivamente en
este proyecto durante dos años", dice Adrian
Auth, un estudiante de arquitectura que colaboró en el proyecto con estudiantes de ingeniería civil, ingeniería eléctrica y diseño de interiores, al igual que con expertos en administración
y mercadeo. Ellos denominaron a su proyecto
ODOO, que es la palabra húngara para "albergue" o "guarida". Siemens fue el patrocinador
principal, ofreciendo casi €200,000 en financiación, o el 30% del presupuesto total.
Siemens ha mantenido estrecho contacto
con la BME por muchos años. El Dr. Lásló Ludvig, Jefe del Sector de Infrastructure & Cities de
Siemens en Hungría, aprendió del proyecto
más o menos por accidente, durante una de sus
reuniones anuales entre los dos socios. "Nosotros vimos inmediatamente que los estudiantes estaban utilizando el proyecto para buscar
varias metas que son importantes para nosotros – especialmente las asociadas con la eficiencia energética", dice Ludvig.
Llamando a Casa. Esa es la razón por la que
el equipo de la casa de la Decatlón Solar incluye
sistemas de Siemens que controlan la tecnología de toda la estructura – desde la iluminación
y las persianas hasta las unidades de calefacción y de aire acondicionado – de una forma
que garantiza el consumo de energía más bajo
posible. Los sistemas pueden ser accesados
también a través de un teléfono inteligente, en
cualquier momento. "Nosotros no sólo suministramos la tecnología y actuamos como un patrocinador activo; les dimos también a los estu-
diantes asesoría y recomendaciones", explica
Ludvig. Osram AG ayudó también aportando
su experticia y suministrando bombillos LED
energéticamente eficientes.
"La combinación de la pintura negra y las
ventanas, desde el techo hasta el piso de la fachada sur, garantiza un muy alto nivel de absorción pasiva de la luz solar y de retención de
calor", dice Auth. Las celdas solares tradicionales en el techo y los módulos de capa delgada
en la parte sur de la pared en el exterior, convierten la luz solar en electricidad. "Si fuese colocada en España o en Hungría, la casa podría
suministrar entre 10,500 y 13,500 kilovatios
hora de energía solar al año", dice Auth. "Sin
embargo, consume sólo 6,000 kilovatios hora".
El único momento en el que los residentes
necesitan ocasionalmente energía de la red es
en el invierno. De lo contrario, la casa suministra su energía extra a la red durante las estaciones con buen clima. Con el fin de garantizar
que la casa no se caliente mucho durante el verano, los estudiantes combinaron los módulos
solares en el techo con un sistema de enfriamiento solar. Esto beneficia también al sistema
fotovoltaico, el cual opera menos eficientemente en temperaturas altas. El equipo suministrado por Siemens para la unidad fotovoltaica incluye interruptores de circuitos y
sistemas de monitoreo que le siguen la pista a
la energía solar producida y al consumo de electricidad, en tiempo real.
Un sistema de administración de la energía
garantiza la coordinación eficiente de la producción y el consumo de electricidad al, por
65
Maximizando la Eficiencia | Casa con Energía Extra
ejemplo, hacer que la lavadora se encienda
cuando el sol acelera significativamente la generación de electricidad fotovoltaica. Los electrodomésticos conectados en red en esta casa
son de BSH.
Obteniendo Refugio. El trabajo de los estudiantes ciertamente valió la pena, porque el
equipo del ODOO ganó premios en tres categorías de la Decatlón Solar. Se ganó una medalla
de plata en la categoría de Ingeniería y Diseño,
al igual que en la categoría de Comodidad. El
jurado manifestó que la casa creó un ambiente
confortable en términos de temperatura, calidad del aire, acústica e iluminación. El equipo,
que también ocupó el tercer lugar en la categoría de Equilibrio Energético, quedó de sexto en
general entre los 18 equipos internacionales
que hicieron parte de la competencia. Los estudiantes de BME se llevaron a casa también tres
premios honorarios por sostenibilidad, iluminación y diseño interior.
La competencia fue lanzada hace 11 años
por el Departamento de Energía de EE.UU.
con el fin de demostrar lo que se puede hacer
con la energía renovable. Busca también demostrar el tipo de confort que las casas que
utilizan tecnologías verdes, de última tecnología, pueden ofrecer. La competencia está
abierta a los equipos de estudiantes de todas
las universidades y colegios técnicos del
mundo. El desempeño de los equipos es evaluado en 10 disciplinas, que van desde Arquitectura y Balance Energético hasta Comunicaciones. Un acuerdo bilateral entre los EE.UU.
y España llevó la competencia a Europa hace
dos años, y desde entonces el evento se ha realizado alternativamente entre EE.UU. y Madrid, cada año.
Siemens ya había sido antes patrocinador de
una casa de la Decatlón Solar. La “Lumenhaus”
de la Universidad Tecnológica de Virginia se ha
beneficiado también de la tecnología y la experiencia de la compañía. La casa ganó la competencia Decatlón Solar de 2010, y desde entonces ha sido reensamblada frecuentemente para
demostraciones en sitios prominentes como el
Times Square de Nueva York, al igual que en sitios en Washington y Chicago.
La casa ODOO tiene todo lo que se necesita
para atraer a muchos visitantes. De hecho, ha
contribuido a emocionar a muchas personas,
incluso después de la exhibición en Madrid.
BME planea ahora utilizarla para cursos, demostraciones y otros propósitos, y Siemens invitará
a diseñadores de interiores, compañías de
construcción, especialistas en instalaciones
eléctricas y a muchos más, a la casa ganadora
de premios para realizar talleres mensuales en
el futuro.
Andrea Hoferichter
El Citroën Clásico,
Transformado en un Carro
de Carreras Eléctrico
El modelo 2CV clásico de Citroën nunca ha sido considerado como un carro deportivo de alta tecnología. Esto
podría cambiar pronto, ahora que equipos de investigadores jóvenes de cuatro universidades y tres compañías están transformando el modelo clásico en un carro de carreras eléctrico, como parte de la competencia Construcción de Carros Deportivos Eléctricos (ESCBO), la cual fue
iniciada por Siemens Holanda, en octubre de 2012. Los equipos presentarán sus resultados en junio de 2013.
Cada uno de los equipos ha sido proveído con un kit de ensamble compuesto por un chasis del 2CV y accesorios, incluida la suspensión, el sistema de dirección y el spoiler. Los kits fueron donados por el fabricante de
carros deportivos alemán Burton. Aparte de ofrecer asesoría, Siemens está ayudando a los equipos al suministrarles una herramienta digital en forma del software PLM, el cual ayuda en la planeación y construcción de
los vehículos eléctricos (ver Pictures of the Future, Otoño 2012, p. 55). El suministro del kit de ensamble y del
software permite a los investigadores centrar su creatividad exclusivamente en el motor eléctrico, el sistema
de accionamiento y la batería. Un panel de expertos de universidades, la industria automotriz y Siemens evaluará el grado de innovación que los vehículos exhibirán y la calidad del equipo de trabajo que los produjo. Se
evaluará también la seguridad, el rango y el uso de energía. Todos los vehículos deberán pasar una inspección que les permitirá ser registrados oficialmente. Después de la competencia, todos estos carros deportivos
eléctricos serán presentados en shows rodantes y en otros eventos. Los inventores no tienen que preocuparse
por los volúmenes de ventas si su vehículo es viable para su producción en series pequeñas. Eso, por lo menos, lo indican los resultados de una encuesta realizada por el instituto de recolección de opiniones alemán
Direct Research, y en la cual se demuestra que casi tres cuartas partes de todas las personas entre 18 y 30
años de edad en Holanda, creen que los carros eléctricos serán generalmente aceptados en 10 años.
Maximizando la Eficiencia | Utilización de Materiales
La Clave
Ingenieros de Siemens están
optimizando el uso de los
recursos – desde la etapa de
diseño del producto hasta el
final de toda la cadena de valor.
Generar un mayor rendimiento económico utilizando menos material es como tratar
de volver cuadrado un círculo. Según un estudio realizado por la Agencia Alemana de Eficiencia de los Materiales, las materias primas
representan aproximadamente el 42.9% de los
costos totales en las industrias manufactureras.
Los costos del personal ocupan un distante segundo lugar con el 17.9%. Los expertos que realizaron el estudio concluyeron que el uso eficiente de recursos baratos puede generar
mayores ahorros que reducir los costos de
mano de obra, los cuales en algunos trimestres
son considerados muy altos.
En su informe Visión 2050, el Comité Mundial de Negocios sobre Desarrollo Sostenible en
Ginebra declara que el potencial de ahorros en
relación con las materias primas está lejos de
acabarse. Una perspectiva similar fue tomada
en el informe "Hoja de Ruta hacia una Europa
eficiente en materia de recursos" de la Comisión
Europea, el cual fue publicado en el otoño de
2011 y concluyó que incluso las medidas sencillas para la utilización más eficiente de los recursos pueden producir rápidamente resultados positivos. En muchos casos, las inversiones
necesarias para esto son bajas y los tiempos de
amortización cortos.
Encontrar nuevas formas de mejorar la eficiencia de los recursos es una parte integral de
muchas actividades de I&D en Siemens. De hecho, hay varios cientos de proyectos multifuncionales de optimización de los materiales en
desarrollo, en toda la compañía. Estos proyectos reúnen la experiencia de los especialistas en
materiales, de los planeadores de producción y
66
Pictures of the Future
Los granulados de biopolímeros (izquierda) se pueden utilizar
para fabricar puertas de refrigeradores (derecha). La resistencia
tensil del material está siendo evaluada en laboratorios (centro).
Maximizando la Eficiencia | Utilización de Materiales
para Reducir los Costos
de los gerentes de adquisiciones. "Usted tiene
que entender la forma como los costos son generados dentro de las cadenas de valor y luego
desarrollar reglas para evitar el desperdicio de
recursos", dice Michael Händel, quien es responsable de la administración de la cadena de
suministro de materiales directos en la compañía a nivel mundial.
El principio aquí es que entre menor sea el
costo de los materiales por unidad de producto, mayor será la ventaja competitiva conseguida en el mercado. Los ingenieros de Siemens están estudiando la composición de
componentes costo- intensivos, al igual que
los pasos del proceso utilizados en su producción. Las profundizaciones que ellos obtienen
fluyen en los proyectos de optimización de los
materiales. "Nuestros ingenieros de productos
básicos visitan a los proveedores y trabajan
con ellos para desarrollar alternativas menos
costosas", dice Händel.
Ayudando a los Proveedores. Una compañía
mexicana que le provee a Siemens carcasas
para máquinas de fundición en arena, una vez
manifestó que su fundición no estaba generando suficiente dinero. Un equipo de Siemens,
apoyado por el ingeniero de productos básicos
Dr. Pradeep Pawar, empleó tres días estudiando
el proceso de fundición en el sitio. Actuando de
acuerdo a las recomendaciones de los expertos
de Siemens, los gerentes de la planta rediseñaron el sistema de bebedero y poco después pudieron conseguir enormes ahorros en materiales, mejorando a la vez la calidad del producto.
Ellos también lograron ahorrarle a Siemens y a
sus proveedores mucho dinero en el proceso.
Como proveedor líder del software de administración del ciclo de vida del producto (PLM),
Siemens y sus especialistas abordan los costos
que son identificados en la etapa temprana del
ciclo de vida del producto. "Los costos que estaban usualmente un 20-30% por encima del
Pictures of the Future
valor objetivo para el momento en que eran tenidos en cuenta", dice Mark Westermeier, Jefe
de Administración del Ciclo de Vida en Corporate Technology (CT). Como lo expresa también Westermeier, los expertos tienen que volver a rastrear todo hasta el comienzo y revisar,
para ver si el producto en cuestión, cumple
con los requerimientos exactos del mercado.
La búsqueda del mejor precio empieza
con la búsqueda del mejor concepto técnico.
Esa es la razón por la cual se realizan reuniones regulares que reúnen a más de 100 expertos de desarrollo, garantía de calidad, ingeniería de productos básicos y áreas de
compras de muchas áreas de Siemens. Los
expertos intercambian información, desarrollan herramientas y métodos especiales, y
lanzan conjuntamente proyectos de ingeniería de productos básicos, varios cientos de
los cuales están ahora implementados y operando. Los proyectos han tenido un gran impacto sobre los costos, y están ayudando
también a la compañía a alcanzar las metas
de su programa Siemens 2014.
Las estrategias para reemplazar las materias
primas costosas, por compuestos menos costosos, se están volviendo cada vez más importantes. "Los compuestos son un medio muy in-
teresante para hacer más eficiente el uso de
las materias primas", dice el Dr. Friedrich Lupp,
Ingeniero Jefe de Corporate Technology en
Múnich. Lupp dice, por ejemplo, que las tuberías de enfriamiento de los generadores son
usualmente hechas de cobre, un material que
requiere del uso de un proceso de soldadura
complicado y costoso. Se puede conseguir un
enfriamiento suficiente con tubos de acero
soldados – y los especialistas de CT han desarrollado y las herramientas de soldadura necesarias para realizar esto. "La conservación de
recursos será clave para el éxito del negocio",
dice Lupp. Vemos ya la tendencia hacia el diseño liviano y el uso de compuestos en la fabricación de automóviles, y en la investigación
con los llamados plásticos técnicos.
"Los biopolímeros hechos de materias primas renovables se pueden utilizar como alternativa frente a los plásticos convencionales",
dice el investigador de materiales de CT Dr.
Dieter Heinl. Los plásticos petroquímicos estándar, como el acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), tienen un desempeño medioambiental desfavorable. En vista de esto,
investigadores de Siemens, trabajando en un
proyecto con BASF, la Universidad Técnica de
Múnich y la Universidad de Hamburgo, desarrollaron un compuesto hecho de aceite de
palma y almidón renovable. "Queríamos demostrar el potencial ofrecido por los plásticos
basados en biomateriales", dice Heinl. La
nueva mezcla exhibe propiedades físicas similares a las del ABS, pero necesita ser ablandada
utilizando carbonato de polipropileno (PPC),
casi la mitad del cual puede ser producido con
el dióxido de carbono de los gases de escape
de las plantas de energía. El medio ambiente
se beneficia así de dos formas. En primer lugar, el uso de aceite de palma, almidón y gases
de escape significa el no consumo de valiosos
recursos derivados del petróleo, y en segundo
lugar, el proceso no produce ninguna emisión
adicional de gases de efecto invernadero.
Andreas Beuthner
Determinación del Precio de los Productos
Mucho Antes de que Existan
Siemens no sólo utiliza, también suministra herramientas para optimizar el costo de los productos. Con
el objetivo de ampliar aún más su liderazgo en el área del software de administración del ciclo de vida del
producto, La División de Automatización de Siemens Industry adquirió el año pasado a Göppingen Perfect
Costing Solutions GmbH con sede en Alemania, la cual comercializa soluciones para el manejo de los costos de los productos (ver p. 22). La adquisición le adicionó un componente clave al portafolio PLM de Siemens. "Nuestro portafolio ayuda a los clientes a tomar decisiones sanas en materia de los costos de sus productos – empezando en la etapa temprana de diseño y extendiéndose a través de todo el ciclo de vida del
producto", dice Rohit Tangri, Team Center for Product Management & Marketing. La comunidad de ingeniería de productos básicos de Siemens ha tenido éxito utilizando la herramienta de manejo del costo en proyectos internos, desde hace varios años.
67
Maximizando la Eficiencia | Manejo de la Energía
El software de manejo de la energía (derecha)
detecta el uso excesivo de energía, en áreas como
el ensamble de la carrocería de un vehículo
(izquierda). Las prensas mecánicas (abajo) también
se están volviendo cada vez más eficientes.
Más con Menos
Las últimas fábricas de automóviles son muy eficientes.
Pero la competencia, cada vez mayor, las está forzando
a buscar nuevas áreas en las cuales puedan reducir
costos. Una de estas áreas de ahorros potenciales es la
demanda de energía en los procesos de producción.
La competencia es feroz en la industria automotriz. La sobrecapacidad mundial ha creado
presiones en materia de precios, particularmente desafiantes para los fabricantes que han
pasado ya momentos difíciles manejando su
productividad y costos. Y la mayor parte de las
áreas principales de mejoramiento de la eficiencia ya han sido explotadas.
¿Qué hacer? Reducir la demanda de energía es siempre un área seductora. Pero sólo
entre el 3% y el 5% de los nuevos costos en la
producción de carros están relacionados con
el uso de energía durante la fabricación. En la
producción de papel, en comparación, esta cifra puede llegar a ser hasta del 15%. Sin embargo, los precios en alza de la energía están
haciendo que los fabricantes vuelvan a mirar
el tema. En su Informe de Sostenibilidad
2011, el Grupo Volkswagen, por ejemplo,
anunció un plan para reducir el consumo de
energía – esto es, electricidad, gas y calor –en
una cuarta parte, para el 2018.
Una planta con una producción diaria de
1,000 vehículos puede fácilmente utilizar varios
cientos de miles de megavatios hora (MWh) de
electricidad por año – tanto como una ciudad
de tamaño mediano. Instrumentos de presión
gigantes transforman las hojas de metal en par-
68
tes de la carrocería; robots ensamblan las carrocerías de los vehículos con miles de puntos de
soldadura y puntos de pegante; y el taller de
pintura, que es responsable del 45-60% del uso
de energía de la planta, tiene que mantener la
pintura en la temperatura correcta, operar
grandes sistemas de ventilación y energizar sus
robots. En otra parte, bandas transportadoras
llevan las puertas, el motor, el tren de potencia
y los accesorios interiores a la línea de ensamble para su instalación.
¿Cuánta energía consume cada uno de estos pasos? ¿Exactamente cuándo, dónde y
qué tanta electricidad, gas y calor están
siendo utilizados? Sólo cuando una planta
tiene respuestas a estas preguntas puede
identificar medidas diseñadas para mejorar su
eficiencia energética.
SIMATIC B.Data, un nuevo sistema de software de manejo de la energía, de Siemens,
puede ayudar. Este rastreador inteligente de
energía registra el uso de energía de las máquinas y sistemas de producción individuales, y
procesa los datos para un análisis detallado. En
una planta de carros alemana, por ejemplo, el
software detectó un consumo de carga base,
sospechosamente alto en los fines de semana,
a pesar del tiempo de inactividad planeado. Se
descubrió que las carrocerías eran mantenidas
a la altura de trabajo, por los robots de producción – lo que requería que los compresores
asociados mantuvieran un suministro imparable de aire comprimido a los robots.
"Uno de los objetivos principales de nuestro
software es reducir la carga base de la planta",
explica Rudolf Traxler, quien es responsable de
los sistemas de manejo de energía en Siemens
Industry en Linz, Austria. "Aunque allí hay poca
producción o no hay producción en las horas
no pico, el consumo de energía durante este
periodo representa con frecuencia el 30% del
total del día de trabajo". La solución es apagar
todo lo que no esté en uso. Esto se hace ahora
en la planta de motores de BMW en Steyr, Austria. Gracias a SIMATIC B.Data y a una serie de
medidas de ahorro de energía, la carga base de
la planta durante el tiempo de inactividad se ha
reducido de ocho a cinco megavatios.
Antes de que el sistema SIMATIC B.Data
sea instalado, se deberá considerar lo siguiente: dónde medir el uso de energía, el
grado de precisión requerido, y qué tanto reajuste de la tecnología de medición se requiere.
En la planta Steyr de BMW, donde cerca de
700,000 motores al año son producidos, la
demanda de energía es medida cada 15 minu-
Pictures of the Future
tos, en cerca de 700 puntos de monitoreo.
Para Traxler, la transparencia es la clave para
ahorrar energía. "Es sólo rastreando la demanda de energía exactamente, como usted
crea un incentivo para ahorrar", dice él. En la
planta de BMW en Regensburg, Alemania, SIMATIC B.Data genera automáticamente reportes de energía diarios y mensuales, lo cual
identifica el potencial de mejoramiento. En el
2012, Regensburg le otorgó a la planta el premio medioambiental como reconocimiento
por haber reducido su uso de energía desde el
2004 en un 30%, o el equivalente a 168,000
MWh por año, aumentando a la vez su producción y ampliando sus instalaciones.
Gracias al rastreador inteligente de energía, las plantas pueden aumentar aún más su
eficiencia adaptando el software de control a
la maquinaria de producción. Miremos los mo-
mir mucha energía. En vista de esto, Volkswagen, asistido por Siemens, actualizó tres sistemas de prensa de 15 años de antigüedad, en su
planta de Wolfsburg. "Los robots de transferencia fueron desconectados del eje de transmisión
principal y ahora son energizados por servos
electrónicos", dice Bernd Dietz de Siemens Industry. Esto permite el control más eficiente y
más preciso de los robots de transferencia.
El modelo de simulación de la línea de
prensa (PLS) de Siemens garantiza la regulación óptima de los movimientos de las prensas
de metal. Garantiza que las costosas máquinas
y los robots de transferencia no colisionen, aunque estos operan en una secuencia extremadamente ajustada. Como resultado de la implementación de estos sistemas, la productividad
de las operaciones de prensa de VW ha aumentado de 14 a 16 unidades por minuto. El PLS re-
tores, por ejemplo. En la mayoría de las plantas, cerca de dos tercios de la demanda de
energía proviene de los motores eléctricos de
varios tamaños, que son utilizados para accionar los sistemas de bandas transportadoras, la
maquinaria o los robots de producción. La tecnología de motores renovados puede traer
mayores ahorros. En la planta principal de
Seat en el pueblo español de Martorell, por
ejemplo, Siemens ha ajustado los variadores
de frecuencia a los ventiladores grandes en la
planta de pintura. Estos regulan la velocidad
del motor en línea con los requerimientos reales, con el resultado de que el consumo de
energía ha disminuido hasta en un 40%.
Los motores modernos mejoran también la
eficiencia de las instalaciones de prensado.
Operando con una fuerza de varios miles de toneladas, estas herramientas mecánicas gigantes transforman las hojas de metal en las puertas, los techos y los capós de los carros, en
segundos. Cada vez que una herramienta mecánica se levanta, un robot de transferencia
mueve una pieza de la carrocería hasta la
prensa vecina. En muchos casos, los diferentes
movimientos son accionados por un solo eje de
transmisión, el cual es energizado por una
rueda volante grande. Pero esto puede consu-
duce también el tiempo requerido para el cambio de herramientas, porque los movimientos
simulados de la nueva herramienta se pueden
alimentar directamente al software de control
de las prensas. En el largo plazo, esta disponibilidad mejorada le permitirá a VW reducir el
número de líneas de prensa de 17 a ocho. Adicionalmente, la energía recuperada cuando los
motores son desacelerados es ahora utilizada
para acelerar otros motores, aumentando así la
eficiencia energética de las líneas de prensado
en aproximadamente un 30-40%.
Pictures of the Future
Flexibilidad Mejorada. Al instalar nuevas
prensas mecánicas, muchas plantas optan
ahora por las prensas servo accionadas por motores servo. La ventaja de esto es que los sistemas no tienen que operan de acuerdo al ritmo
programado – como sería el caso con un solo
eje de transmisión y un volante, por ejemplo –
permitiendo así que los movimientos ascendentes y descendentes sean controlados independientemente de acuerdo a los requerimientos, en tiempo real. La prensa desciende
lentamente al formar la hoja metálica, con el
fin de preservar el troquel y garantizar una
pieza de alta calidad. Luego asciende lo más rápidamente posible hasta la parte superior, con
el fin de arrancar un nuevo ciclo. Bajo condiciones óptimas, la prensa servo produce dos veces
más piezas que la prensa convencional y pronto
compensa su precio de compra más alto.
Sin embargo, como lo explica el colega de
Dietz, el Dr. Gerald Reichl, los motores en la
prensa servo necesitan más energía, en comparación con la combinación volante-eje de
transmisión. "Una prensa mecánica, que fue
diseñada para una planta automotriz polaca,
habría requerido como sistema de volante,
una carga instalada de 500 kW. Así como una
prensa servo, con seis motores principales –
en los casos extremos, todos operando a la vez
– necesita teóricamente una potencia pico de
3 MW", dice él. Sin embargo, la administración
inteligente de la energía garantiza que la
prensa requiera sólo de 500 kW. Esa es la razón por la cual los condensadores y los sistemas de volante almacenan la energía cuando
los motores son desacelerados y luego la liberan según necesidad.
Las prensas servo representan un desafío de
diseño único para los fabricantes de prensas
mecánicas, ya que hay muchas formas de conseguir la fuerza de prensado requerida con varios motores y diferentes torques. Aquí, los fabricantes de tamaño pequeño y mediano,
tienen gran necesidad de soporte, dice Reichl,
un ingeniero mecánico: "Nosotros desarrollamos un programa que, con base en la velocidad
y la fuerza requeridas, calcula las dimensiones
de la prensa, sus parámetros de movimiento
óptimos, y un sistema de administración de la
energía ideal", dice él. Como lo explica el Jefe
de Ventas Alexandre Bonay, el proyecto ha tomado muchos años de trabajo: "Nosotros teníamos ya el Know-how en el área de motores y
sistemas de control, pero las prensas mecánicas
eran una cosa desconocida". Fue un tiempo
bien invertido. "El resultado es un paquete integrado para las prensas servo que cubre todo,
desde el diseño hasta los sistemas de accionamiento, la tecnología de control e incluso la simulación por computador".
Esto brinda a los fabricantes de prensas
mecánicas una seguridad adicional. Como las
simulaciones del sistema están basadas en la
representación exacta 1:1 de las prensas propuestas, puede demostrar a los clientes, mucho antes de que la prensa haya sido incluso
construida, cuántas unidades puede producir
confiablemente en el desarrollo de la operación normal. Los fabricantes de autos pueden
incorporar esta simulación en sus propios modelos virtuales para determinar el grado hasta
el cual pueden acelerar la producción de los
modelos futuros, volviéndose así más productivos y eficientes en el mercado global, ferozmente competitivo.
Christine Rüth
69
Maximizando la Eficiencia | Subastas Electrónicas En el 2012, Siemens adquirió suministros y materiales
por valor de €5.5 billones a través de eventos de
subastas electrónicas y licitaciones en línea.
perto en subastas de adquisición en línea, del
Sector Energy de Siemens.
Siemens utiliza formatos de subasta como el
inglés, el alemán y la oferta sellada. En una subasta de adquisición inglesa, los participantes
pueden hacer ofertas por debajo, entre sí, durante el periodo de tiempo estipulado. Sin embargo, las subastas alemanas empiezan con un
precio bajo que es automáticamente aumentado
en pasos predefinidos, por medio del cual el ganador de la subasta es la compañía que acuerde
el siguiente precio más alto o se mantenga hasta
que se haya alcanzado el máximo – y desconocido – precio, aceptado por el comprador.
A la Una, a las
Dos … ¡Vendido!
Las subastas electrónicas han sido una herramienta de negocios
importante por mucho tiempo. Estas le permiten a las empresas
optimizar los procesos de compra y reducir los costos de adquisición.
Incluso Johann Wolfgang von Goethe
una vez vendió derechos de publicación en un
proceso que contenía los elementos de una
audiencia. Ya en 1797, el escritor alemán hizo
la siguiente declaración: "Estoy inclinado a
ofrecerle al Sr. Vieweg, en Berlín, los derechos
de publicación de mi manuscrito Hermann y
Dorothea. Con referencia al canon, le enviaré
una nota sellada que contiene mis exigencias,
y esperará a que el Sr. Vieweg sugiera una
oferta por mi trabajo". El editor quedó atónito
con lo que venía después: "Si su oferta es inferior a mi exigencia, tomaré mi nota, no la
abriré y la negociación se habrá roto. Si, en
cambio, su oferta es más alta, entonces no
preguntaré nada más de lo que está escrito en
la nota, la cual será entonces abierta". Este
procedimiento se asemeja más o menos a una
subasta – con excepción de que el editor en
cuestión era el único oferente. En todo caso,
la táctica de Goethe fue exitosa, porque la
oferta del editor, de 1,000 talers, era 20 veces
más alta que la que otro escritor, Hölderlin, recibió por su trabajo Hyperion. El editor mostró
también ser perspicaz en los negocios, porque
el poema épico de Goethe se convirtió en un
bestseller.
Las compañías ya se han dado cuenta del
potencial ofrecido por las subastas electrónicas. Según un estudio realizado por la Asocia-
70
ción Alemana de Administración, Compra y Logística de Materiales, y la Universidad Julius
Maximilian de Würzburg, cerca del 32% de las
compañías de operación global con sede en
Alemania utilizan subastas-e para sus compras.
Las principales razones para esto incluyen factores cualitativos como el cumplimiento, la estabilidad y transparencia del proceso, al igual
que factores cuantificables como las reducciones del costo del proceso y los bajos precios de
adquisición. Los especialistas en adquisiciones
estratégicas utilizan las subastas-e para realizar
negociaciones del precio de todo, desde productos hasta sistemas o plantas enteras.
Siemens ha estado participando en subastas-e desde 1999, pero la participación del volumen de compras que estas subastas representan ha aumentado significativamente en los
últimos años. En el 2012, por ejemplo, Siemens
adquirió suministros y materiales por valor de
5.5 billones de euros a través de eventos de subastas-e y licitaciones-e, en comparación con
los 500 millones de euros en el 2008. Cualquier
cosa que pueda ser especificada y comparada
monetariamente puede ser subastada. "Los gerentes de adquisiciones pueden conseguir muy
buenos resultados – como ahorros porcentuales de dos dígitos – si la competencia entre los
participantes en la subasta es lo suficientemente intensa", dice Mark Helgemeier, un ex-
Permitiendo Comparaciones de los Proveedores. Helgemeier es un pionero en subastas-e. Por más de 10 años, ha estado estudiando sus fundamentos metodológicos y
refinando continuamente los conceptos para
implementarlos. "Comparar los diferentes proveedores es todavía uno de los mayores retos,
porque ningún proveedor es exactamente igual
a otro, en términos de lo que pueden distribuir", dice Helgemeier. Para que sea posible
comparar a los proveedores, se determina el
Factor de Comparación del Proveedor (SCF) por
cada participante, antes de la subasta. El SCF
toma en cuenta los criterios técnicos, comerciales, cualitativos y logísticos.
Cada SCF es almacenado en una herramienta de subasta especial y automáticamente
tenido en cuenta durante la subasta, mediante
la aplicación de un sistema de evaluación de
pros/contras. Las ofertas individuales son luego
adicionadas a la ecuación, produciendo como
resultado la perspectiva general del costo, que
le permite al gerente de compras identificar la
oferta con la mejor relación precio-rendimiento
– y no, como muchos creen, la oferta con los
precios más baratos. "Esto mejora la eficiencia
y la efectividad de las negociaciones del precio",
explica Helgemeier.
Los participantes de la subasta reciben entrenamiento extensivo para garantizar que entiendan completamente el proceso y sepan
cómo utilizar la herramienta. Después de que
la subasta empieza, los proveedores participantes empiezan a ingresar sus ofertas. Pero, ¿hay
un conteo regresivo al final, como en eBay?
sonríe Helgemeier. "Hay realmente algunas similitudes. Por ejemplo, nosotros utilizamos una
herramienta de subasta basada en la Web,
equipada con las reglas de la subasta. Sin embargo, mientras que eBay utiliza sólo un formato, los conceptos que empleamos en Siemens son multifacéticos. Nosotros los
adaptamos a los requerimientos de un determinado proyecto y ajustamos las reglas según la
necesidad", dice él.
Valeriya Masyuta
Pictures of the Future
Maximizando la Eficiencia | Ciudades Neutras en CO2
La electricidad limpia, proveniente de las turbinas eólicas y la
biomasa, ayudará a Copenhague a conseguir su objetivo de ser
neutra en CO2 en el 2025.
Rumbo
a Cero
Las ciudades son reconocidas como productores líderes de
emisiones de CO2. Muchas ciudades en todo el mundo saben
esto y están tomando medidas para reducir su huella de
carbono. Las más ambiciosas están buscando la neutralidad
completa del carbono.
Ventiscas en Nueva Delhi, granizadas
monstruosas en Tokio, una oleada gigante de
inundación en el centro de Nueva York – parece improbable que el cambio climático sea
tan apocalíptico como las escenas representadas en el desastre épico de Hollywood de Roland Emmerich: El Día después de Mañana.
Sin embargo, hay amplio acuerdo en que las
consecuencias del calentamiento global serán
dramáticas. El cambio climático va a tener un
impacto importante, incluso en áreas como el
suministro de agua, la salud pública y el medio
ambiente. Tres cuartas partes de todas las megaciudades del mundo se encuentran en líneas costeras. Si la capa de hielo de Groenlandia se derrite, los habitantes de Nueva York,
Londres, Shanghai y Sidney estarán realmente
en peligro de extinción, por los niveles de aumento del mar.
Las grandes ciudades costeras tienen un
interés importante en ayudar a combatir el
cambio climático. Estas tienen también una
responsabilidad especial, porque las áreas urbanas son responsables de hasta el 70% de
todas las emisiones de gases de efecto invernadero. Afortunadamente, dada la alta densidad de población de las regiones metropolitanas, ellas tienen también algunas ventajas
Pictures of the Future
en materia de hacer un uso más eficiente de
los recursos.
Nosotros tenemos ahora la tecnología para
reducir las emisiones de CO2. Esto fue confirmado en un estudio realizado en el 2008 por
McKinsey y Siemens, los cuales investigaron el
alcance de las reducciones de Londres. El estudio concluyó que, utilizando la tecnología actualmente disponible, sería posible conseguir
una reducción del 44% en las emisiones de CO2
para el 2025 (en comparación con 1990). Esto
llevaría a la capital británica un gran paso adelante y más cerca de su objetivo, de reducir las
emisiones en un 60% durante este periodo. El
estudio determinó también que cerca de dos
terceras partes de la tecnología utilizada para
reducir las emisiones de CO2 es autofinanciable,
principalmente como resultado de los menores
costos de la energía.
Las ciudades alrededor del mundo han establecido objetivos para la reducción local de
las emisiones de CO2. Una de las pioneras en
protección del medio ambiente es Copenhague, que se ha impuesto la meta de neutralidad
del carbono para el 2025. En la práctica, esto
significa que la ciudad está implementando
una variedad de estrategias para reducir sus
emisiones de CO2 lo máximo posible y luego
compensar el resto, a través de inversiones en
fuentes de energía renovables. Copenhague
emite actualmente cerca de 1.9 millones de toneladas métricas de CO2. Su meta es reducir esa
cifra a 1.2 millones en el 2025. La versión actualizada del plan climático (ver Pictures of the
Future, Primavera 2010, p. 20) fue aprobada
por el consejo de la ciudad en septiembre de
2012. Este contiene medidas para reemplazar
las viejas plantas de energía accionadas con
carbón por energía eólica, energía geotérmica,
biomasa e incineración de basuras. Más de 100
turbinas eólicas están programadas para empezar a alimentar electricidad a la red en el 2025.
Con una producción combinada de 360 megavatios, esto cubrirá más que las necesidades de
electricidad de Copenhague, y el excedente irá
a compensar las emisiones restantes de CO2 de
la ciudad, derivadas del transporte por carretera, por ejemplo.
Las plantas mixtas, de calor y energía, alimentadas con biomasa harán parte también de
la mezcla de energía. Hoy más del 98% de los
requerimientos de calefacción de la ciudad están satisfechos por la calefacción del distrito, y
el 30% por la incineración de basuras. Al mismo
tiempo, Copenhague necesita mejorar su eficiencia energética. La ciudad está, por lo tanto,
71
Maximizando la Eficiencia | Ciudades Neutras en CO2
haciendo esfuerzos por modernizar el stock de
viviendas existente y por desarrollar modelos
apropiados para financiar estas medidas. Las regulaciones que gobiernan la eficiencia energética para los nuevos edificios van a ser endurecidas también. Adicionalmente, habrá un uso
cada vez mayor de sistemas de construcción de
edificios inteligentes, para controlar el consumo de energía y de calefacción (ver Pictures
of the Future, Otoño 2012, p. 37).
En el 2025, tres cuartas partes de todos los
viajes en la ciudad se espera que se realicen a
Melbourne incentiva a los residentes a viajar
en bicicleta y a ahorrar energía, como formas
de reducir las emisiones de CO2.
pie, en bicicleta o en transporte público que sea
neutro en CO2, como buses eléctricos o de biocombustibles. Se incentivará a los conductores
de carros restantes a cambiarse a vehículos
eléctricos, de hidrógeno o híbridos. Entre tanto,
la tecnología de Siemens está ayudando ya a la
ciudad a alcanzar sus objetivos en otras áreas.
Los proyectos incluyen una nueva planta de
energía que utiliza la basura como combustible,
equipada con tecnología de turbinas y de control de Siemens, la cual le suministrará a Copenhague calefacción distrital, y las primeras seis
Las Ciudades están Apuntando Alto Alrededor del Mundo
Con casi 600,000 habitantes, Portland es la ciudad más grande de Oregon. Es también pionera en
protección medioambiental. Portland está buscando conseguir una reducción del 80% en las emisiones de
carbono para el 2050. Las emisiones de carbono per cápita han caído un 26% desde 1990, mientras que
en el resto de los EE.UU. habían aumentado un 12% en el mismo periodo. El secreto de Portland es simple:
esta ciudad implementó un método de planeación integrado tempranamente, enfocándose también en el
transporte, la generación de energía, la eficiencia energética, el reciclaje, la reforestación y el uso de medidas públicas como normas regulatorias, incentivos e impuestos. Los efectos en el largo plazo de esta estrategia ya son visibles. Por ejemplo, los esfuerzos por frenar la expansión urbana han producido el beneficio
adicional de que el transporte público sea más fácilmente asequible y la ciudad se enorgullece de tener
una excelente red de ciclovías. Más de 22,000 personas viajan al trabajo cada día en bicicleta – más que
en cualquier otra ciudad de EE.UU.
Sao Paulo (población: 11 millones) cubre su necesidades totales de energía con hidroelectricidad. La mayor
parte de las emisiones de gases de efecto invernadero de la ciudad son producidas por el tráfico y las basuras. En el 2009 la ciudad anunció su intención de reducir los gases de efecto invernadero en un 30% dentro
de un periodo de cuatro años. En el mismo año Sao Paulo reportó que había reducido sus emisiones en un
20% desde el 2005. Esto se consiguió parcialmente con la construcción de dos plantas de energía térmicas
en vertederos. Estas plantas capturan el metano producido por las basuras y las queman para producir electricidad para alrededor de 700,000 habitantes. Aunque este proceso genera todavía CO2, el impacto neto es
positivo, porque el aporte del metano al efecto invernadero es aproximadamente 25 veces más alto que el
del CO2. La ciudad reporta que las plantas habían conseguido ahorros de 11 millones de toneladas métricas
de dióxido de carbono para el final del 2012. Sao Paulo está implementando también una serie de medidas
para mejorar el transporte. Estas incluyen la creación de más de 115 kilómetros de rutas de transporte de buses rápidos adicionales y 100 kilómetros de nuevas ciclovías.
Múnich, la capital del estado bávaro, está buscando reducir sus emisiones de CO2 en un 10% cada cinco
años y reducir sus emisiones per cápita en un 50%-en comparación con 1990- para el 2030 por tarde. De forma paralela, la agencia de servicios públicos municipal de Múnich planea cubrir las necesidades de electricidad de la ciudad con fuentes de energía renovable únicamente. Para conseguir esto, está invirtiendo también en proyectos de generación de energía verde por fuera de la región, incluidos parques eólicos en el mar.
El Programa de Protección del Clima de 2010 de Múnich contenía el paquete inicial de medidas. Estas son
complementadas cada dos años con más medidas y objetivos intermedios en materia de propiedades inmobiliarias, transporte, eficiencia energética, desarrollo urbano y generación de energía. Según las últimas cifras, las emisiones de CO2 cayeron a aproximadamente ocho toneladas métricas por habitante en el periodo
comprendido entre 1990 y el 2010, una reducción de más de tres toneladas métricas.
72
Nicole Elflein
turbinas eólicas de Siemens de un total de 100.
Al mismo tiempo, un proyecto piloto en una escuela de Copenhague está utilizando tecnología de Siemens para monitorear y mejorar el
uso de energía por parte de la escuela. Gracias
a estas medidas, la ciudad ha saltado ya un hito
importante antes de lo previsto: su objetivo de
conseguir una reducción del 20% en las emisiones de CO2 para el 2025 se cumplió en el 2011.
Liderando con Ejemplo. Otro contendor por
el título de la primera ciudad neutra en CO2 del
mundo es Melbourne, un honor que la segunda
ciudad más grande de Australia está buscando
recibir en el 2020. Melbourne afirma que tiene
relativamente poco control directo sobre las
fuentes reales de emisiones de CO2, ya que éstas son principalmente propiedades comerciales. Su objetivo es, por lo tanto, ofrecer asesoría,
establecer sociedades y dar un buen ejemplo.
Para esto, todas las actividades propias del consejo de la ciudad se están convirtiendo en neutras en CO2. Esto se conseguirá, en parte, con
un mejor manejo de las basuras y con la renovación de varios edificios del consejo.
En el área de bienes raíces comerciales, Melbourne ha establecido el programa "1200 Edificios" que ofrece información y asesoría sobre
cómo reducir el consumo de energía y de agua,
reducir las basuras, y mejorar el reciclaje, lo cual
se traduce en ahorros de dinero. Al mismo
tiempo, la ciudad está estimulando también a
los ciudadanos para que viajen en transporte
público, en bicicleta o a pie. Estas medidas incluyen la introducción de un programa de alquiler de bicicletas y la creación de nuevas ciclovías. Todas estas medidas para reducir el
consumo de energía y las emisiones de carbono tienen también un impacto positivo importante sobre la calidad de vida en las ciudades, porque resultan con frecuencia en rutas de
transporte más cortas, mejor calidad del aire y
comunidades locales más fuertes. En últimas,
puede no ser realmente tan importante cuál
ciudad sea la primera en convertirse en neutra
en CO2. Al final, todas ellas se beneficiarán. Y,
no menos importante, el escenario apocalíptico
de Roland Emmerich seguirá siendo una visión
en la gran pantalla.
Nicole Elflein
Pictures of the Future
Maximizando la Eficiencia | Entrevista
cualquier otra cosa, tenemos que hacer algo
para solucionar el problema del delito. Y esa es
la razón por la que hemos asignado diez oficiales de policía metropolitana a cada uno de los
130 distritos municipales, para que ellos puedan trabajar con las comunidades y encontrar
soluciones para los problemas de seguridad
pública. Adicionalmente, el Departamento de
Policía Metropolitana lanzará una campaña de
cero tolerancia, en materia de aplicación de la
ley y de violaciones de tránsito. Y eso creará un
ambiente que conducirá a que todos interac-
Mpho Franklyn Parks Tau
(41) ha sido Alcalde de la
Ciudad de Johannesburgo,
Sudáfrica, desde el 2011.
Antes de su elección, trabajaba en el comité de la alcaldía de la ciudad. Estuvo
activo, por muchos años, en
política estudiantil y estructuras comunitarias y asumió
varias posiciones de liderazgo en el Congreso Nacional Africano. Nació y se crió
en Soweto, y tiene un posgrado en Administración
Pública. Ha terminado varios cursos avanzados de
administración.
¿Cuál es su visión de una ciudad vivible?
Tau: Es un lugar que crea oportunidades para
todos los que quieran acceder a la ciudad, a sus
comodidades culturales, sociales y económicas.
Es una ciudad que es accesible desde el punto
de vista del transporte, pero también una ciudad con la que usted pueda interactuar – la capacidad de salir a la calle, de ser parte de la ciudad y de interactuar con la gente de la ciudad.
¿Qué tan cerca está la ciudad de Johannesburgo de conseguir esta meta?
Tau: Vamos por el camino correcto, pero necesitamos abordar mejor el problema de la seguridad pública. Hemos realizado una encuesta a
nuestra comunidad comercial, y encontramos
que el delito afecta el 61% de cualquier decisión de invertir en la ciudad en el momento.
Como todos sabemos, sin inversión, no puede
haber trabajos, y sin trabajos, la economía no
se puede sostener. Esto significa que, más que
Pictures of the Future
por lo tanto ayudar a garantizar la sostenibilidad en el largo plazo. Como país enfrentamos
retos en relación con la confiabilidad de nuestro suministro de energía. Hace tres o cuatro
años teníamos que someternos a desconexión
de la carga. Desconectar la carga significa que
cuando la demanda de electricidad excede la
oferta disponible, usted tiene que realizar interrupciones planeadas del suministro. Por eso
tenemos que introducir mecanismos de eficiencia energética. Nuestras normas de construcción se han actualizado para hacer énfasis
Una Visión Sostenible
de Johannesburgo
túen con la ciudad y seamos capaces de atraer
inversión, pero también para que podamos
abordar los desafíos de la pobreza y el subdesarrollo.
¿Cómo maneja los asentamientos
informales?
Tau: El primer paso para abordar los asentamientos informales es formalizarlos. Necesitamos aceptar que existen muchos asentamientos y que necesitamos formalizar los que están
en un terreno público. Las comunidades deben tener la oportunidad de desarrollar la propiedad en esos asentamientos. Para el 2014,
nuestra meta es que todos los asentamientos
dentro de la ciudad tengan un estatus legal y
que los servicios como agua, alcantarillado,
iluminación y carreteras sean actualizados de
forma sostenible.
¿Cuáles son sus objetivos de sostenibilidad para Johannesburgo?
Tau: Tenemos escasez de agua en parte del
país. El volumen de nuestra agua proviene de
un país vecino, Lesoto. Ellos están construyendo actualmente infraestructuras de distribución de agua adicionales para abastecernos.
Por lo que en pocos años estaremos enfrentando desafíos en esta área. Nuestro reto es
garantizar que movilicemos a las personas de
Johannesburgo para que se conviertan en
parte integral de la solución. Por ejemplo, hemos lanzado el Festival Anual del Agua para
crear más conciencia sobre los problemas de
agua y saneamiento, con actividades educacionales y familiares. Para los niños de la escuela primaria tenemos un show callejero que
busca enseñarles sobre la importancia de ahorrar agua. Ciertamente creemos que invirtiendo en infraestructura y movilizando a la
gente, seremos capaces de conservar el agua y
en la eficiencia energética, teniendo en cuenta
el consumo de energía, la energía renovable
en el sitio, el transporte público, el reciclaje de
las basuras y la recolección de aguas lluvias –
sólo para mencionar unos cuantos. Y estamos
trabajando con la Asociación de Propietarios
Sudafricanos para considerar mecanismos de
readaptación para los propietarios principales.
¿Cómo lucirá el suministro de energía futuro de Johannesburgo?
Tau: Actualmente, dependemos en gran medida de estaciones de energía a base de carbón y, en menor grado, del gas. Pero necesitamos diversificar nuestro suministro de energía
por algunas más ecológicas. Luego, estamos
mirando la energía solar en el contexto local,
pero también soluciones que conecten la energía solar a la red. Estamos trabajando con el
gobierno nacional en soluciones solares para
los hogares y hay programas que estamos implementando, que introducen calentadores de
agua solares a los hogares. Pero tenemos que
mirar también otros suministros de energía.
Hemos implementado un programa que busca
la quema de gas metano de nuestros sitios de
vertedero, mitigando así las emisiones de gases de efecto invernadero. En el futuro, queremos convertir eso en electricidad.
¿Qué tanto ayuda el compromiso cívico a
mejorar la calidad de vida en las ciudades?
Tau: El compromiso civil es muy crítico, porque le permite a la gente volverse parte integral de su ciudad, mostrándoles que sus acciones con la ciudad no son transaccionales. No
se trata de decir "Yo pago los impuestos y las
tarifas de los servicios municipales a la municipalidad". Se trata de ser ciudadanos y de ser
parte del tejido social de la ciudad.
Entrevista de Nicole Elflein
73
Maximizando la Eficiencia | Distancia entre Trenes Subterráneos
Todos los días, 7.6 millones de
personas utilizan el metro de Beijing.
Gracias a un nuevo sistema de
Siemens, más trenes pueden ahora
ofrecer el servicio, en comparación
con lo que sucedía en el pasado.
sección de la línea y bloquean esa sección hasta
que el tren la haya dejado. "El principio es casi
tan viejo como el ferrocarril en sí", dice Lampe.
Este sistema confiable ha hecho de los trenes
el modo de transporte más seguro que hay.
Pero tiene una desventaja importante: como
los trenes tienen distancias de frenado largas y
los sensores en las vías son costosos, las secciones de las vías que se mantienen despejadas
para los trenes, son igualmente largas, típicamente de un kilómetro en el caso de los metros.
"Es como si un semáforo esperara hasta que la
carretera estuviera completamente despejada
para cambiar a la luz verde", dice Lampe. Los
carros tienen también un "bloqueo de seguridad" que todo conductor mantiene frente al carro de adelante. "Se podría decir que cada carro
asume su propio bloqueo con él", dice Lampe.
¿Puede un tren tomar su propio margen de
seguridad con él también? Está claro que los
operadores de los trenes no pueden conducir
apoyándose en la vista. Las distancias entre los
trenes son muy largas, y los túneles son muy
oscuros. Por lo cual, si los trenes pretenden te-
Seguridad en la
Misma Longitud de Onda
Siemens está revolucionando la administración de los
metros. Gracias a un nuevo sistema de control de trenes
basado en la WLAN, la frecuencia de los trenes se puede
duplicar. El tráfico, el medio ambiente, las finanzas
públicas y la seguridad, todos se benefician.
Los metros son los preferidos de los planeadores urbanos. Ellos transportan grandes números de personas, ocupan poco espacio, alivian las carreteras congestionadas, y reducen
el impacto de las ciudades sobre el medio ambiente. Pero construirlos es costoso y lleva
años. Además, el tiempo y el dinero, con frecuencia, escasean exactamente en aquellas
áreas donde las soluciones de transporte público modernas son más necesarias – en las
megaciudades en rápida expansión de Asia y
Suramérica. Como resultado, la construcción
de metros y sistemas de metros ligeros se
torna, con frecuencia, en un cuello de botella
en los sistemas de transporte.
Pero construir nuevas líneas de metro ya no
es la única forma de transportar más personas
en tren. El nuevo tipo de sistema de control de
trenes de Siemens, basado en el canal de transmisión de radio de la red de área local inalámbrica (WLAN), hace posible utilizar dos veces
más trenes en las líneas existentes y por lo tanto
transportar más del doble de pasajeros, en el
74
mismo periodo de tiempo. "Con los sistemas de
control convencionales, los metros viajan a intervalos de aproximadamente tres minutos,
pero nuestra tecnología reduce ese tiempo a 80
segundos", dice Mattias Lampe, de Siemens
Corporate Technology China, en Beijing, uno de
los sitios donde se está trabajando para "mover
el sistema de control de trenes en bloque con
el canal de comunicación WLAN".
La capital china es el perfecto ejemplo del
tipo de ciudad que se puede beneficiar de este
método innovador. El sistema de metro de Beijing transporta 7.6 millones de pasajeros todos
los días – una cifra que ha aumentado dramáticamente en los últimos años – y el innovador
sistema de control de trenes de Siemens ha hecho su aporte clave en este éxito.
"Para entender cómo logramos esto, usted
tiene que saber cómo es controlado tradicionalmente el tráfico ferroviario", dice Lampe. El método convencional es dividir las líneas de trenes
en secciones llamadas "bloques". Sensores en
las vías registran cuando un tren ingresa a una
ner un "bloque móvil", el sistema de control deberá ser capaz de determinar exactamente la
posición de cada tren, en todo momento. El
tren y el centro de control deberán, por lo tanto,
estar en contacto constante, pero es difícil garantizar conexiones inalámbricas estables a altas velocidades o en los sistemas de túneles, y
estas conexiones son también muy costosas.
Sin embargo, las tecnologías de radio Trainguard MT y WLAN, están haciendo posible una
revolución en el tráfico ferroviario. Para implementar la nueva tecnología de control, los ingenieros de Siemens han instalado radio transmisores a lo largo de las vías y túneles. Gracias
a estos "puntos de acceso", los trenes tienen
una conexión estable y confiable con el sistema
de control central y transmiten continuamente
su posición durante cada trayecto. "Esto hace
posible calcular la posición de un tren en el
mapa de vías, en un rango de pocos centímetros", dice Lampe. La información de la ubicación es comparada con la de los otros trenes
para que se pueda mantener el espacio mínimo
requerido siempre. "Es como el tráfico por carretera", agrega Lampe. "Si el tren de adelante
frena, el siguiente frena también automáticamente; esta respuesta será necesaria".
En el 2008, Beijing y Guangzhou se convirtieron en las primeras ciudades cuyas líneas de
metro fueron equipadas con el nuevo sistema.
Pictures of the Future
Maximizando la Eficiencia
Desde entonces, la demanda de esta tecnología
ha crecido constantemente. Los trenes están
utilizando ahora el proceso de "bloque móvil"
en Chongqing, Nanjing y Suzhou. Se están haciendo las preparaciones para instalaciones en
Qingdao y Xian. Los sistemas de metro de Estanbul (ver página 94), Copenhague, Helsinki,
Londres y Hong Kong han sido actualizados.
Prueba Ácida para los Transmisores. "El
concepto ha sido desarrollado ya en un producto en etapa madura en China", dice el Gerente de Proyectos con sede en Beijing Xu
Zhongliang, de Siemens Rail Automation. No
fue fácil llegar allí, sin embargo. "El requerimiento crucial es la confiabilidad del sistema",
dice Xu. Para eliminar los riesgos, se construyeron redundancias, añade. El diseño del sistema
WLAN garantiza también que las señales de los
computadores o de los teléfonos celulares de
los pasajeros no puedan interferir con el sistema. Por eso, los datos son enviados no en un
solo flujo, sino en una variedad de paquetes de
datos en diferentes canales de radio.
Las pruebas de campo revelaron algunos
desafíos completamente cotidianos. Por ejemplo, los transmisores WLAN tienen que soportar
condiciones medioambientales extremas. En
particular, tienen que hacerle frente al polvo, a
la lluvia, al calor y al frío. Adicionalmente, no
era posible recurrir a la experiencia previa al tratar de establecer las distancias correctas entre
los puntos de acceso individuales. Estos fueron
comprobados en cooperación con investigadores de CT China. Los puntos de acceso son actualmente montados a intervalos de aproximadamente 250 metros y conectados entre sí y
con el sistema de control, a través de cables de
fibra óptica.
"En este punto, los sistemas están operando con un alto grado de confiabilidad", dice
Xu. El sistema de control convencional con
bloques fijos y sensores instalados en la cabecera de la vía, es utilizado aún como sistema
de respaldo y también para operar los trenes
de mantenimiento.
El nuevo sistema es, no sólo la solución ideal
para el reacondicionamiento de las líneas de
metro existentes sino también, una forma costo
efectiva de aumentar rápidamente la capacidad, aliviar la congestión de las carreteras y minimizar los impactos medioambientales adversos. En teoría, se podría utilizar para operar
trenes de manera totalmente automática, aun
cuando la mayoría de operadores de metro dependen todavía de los conductores de trenes.
Sin embargo, los conductores usualmente sólo
supervisan la operación del tren. Ellos sólo tienen que intervenir si surge una emergencia.
Bernhard Bartsch
Pictures of the Future
En Resumen
El desafío clave es cómo mejorar el rendimiento
sin aumentar el uso de recursos – sea en términos
de energía, materiales o tiempo. En otras palabras,
para reducir los costos y mantenerse competitivo, es
crucial encontrar formas de mejorar la eficiencia. Y
esto se cumple igualmente, independientemente de
si la parte afectada es una compañía, una empresa
de energía o un consumidor (pp. 48, 58).
GENTE:
Arelion:
Dr. Georg Bodammer, Technology Accelerator
[email protected]
SIMATIC B.Data / administración de la energía:
Rudolf Traxler, Siemens Industry
[email protected]
Plantas de energía operadas con gas:
El progreso tecnológico en muchas áreas puede
ayudar a reducir las emisiones de CO2. Las ciudades
de todo el mundo han despertado frente a esta realidad, y están buscando formas de reducir sus huellas
de CO2. Melbourne y Copenhague, por ejemplo, pretenden convertirse en ciudades neutras en CO2 para
el 2020 y el 2025 respectivamente (p. 71).
Lothar Balling, Siemens Energy
Cada ganancia en eficiencia de una décima porcentual, en una planta de energía importante operada con gas o con carbón, reduce las emisiones de
CO2 hasta en 7,000 toneladas por año; o aumenta la
producción en siete gigavatios hora con el mismo nivel de consumo de recursos. Y estos son exactamente los tipos de ahorros que se pueden explotar
construyendo nuevas plantas de energía o modernizando las existentes. Los ejemplos de Asia demuestran que las plantas de energía a base de gas, altamente eficientes, desempeñarán un papel clave en
el establecimiento de un suministro de energía sostenible (pp. 52, 60).
Desconexión de la Carga:
[email protected]
Modernización de plantas de energía:
Norbert Henkel, Siemens Energy
[email protected]
Steve Welhoelter, Siemens Energy
[email protected]
Michael Eckl, Energy Automation Solutions
[email protected]
Eficiencia de los materiales:
Michael Händel, Siemens SCM
[email protected]
Mark Westermeier, Corporate Technology
[email protected]
Dr. Friedrich Lupp, Corporate Technology
[email protected]
Dr. Dieter Heinl, Corporate Technology
[email protected]
Rohit Tangri, Siemens PLM Software
Las líneas de transmisión de corriente directa en
alta tensión (HVDC) transmiten energía eléctrica a
grandes distancias, con pérdidas muy bajas. Los sistemas de transmisión de HVDC están, por ejemplo,
en uso en China, entre España y Mallorca, y en la India, donde el 60% de la electricidad se pierde en la
transmisión (p. 62).
[email protected]
Enfoque “Paquete”:
Jan-Marc Lischka, Siemens Energy
[email protected]
Energía Eólica en Turquía.
Sinan Bubik, Siemens Wind Power Turquía
[email protected]
Con el fin de reducir costos en estos tiempos
de competencia creciente, la industria automotriz
está centrándose cada vez más en la energía consumida por sus operaciones de producción. El nuevo
paquete de software "B.Data" de Siemens registra la
demanda eléctrica de sistemas o partes de equipos
individuales y procesa la información para el análisis
a fondo. Como resultado, la demanda se puede reducir de una forma programada. Otro paquete de
software que mide continuamente la generación y
la demanda, garantiza que el suministro de energía
para las operaciones industriales se mantenga estable. Lo hace apagando automáticamente aparatos
eléctricos, si es necesario (pp. 54, 68).
Los costos se pueden reducir por medio del uso
inteligente de materias primas baratas. El uso de materiales se puede optimizar tempranamente en la
etapa de diseño inicial de un producto nuevo. Como
resultado, las materias primas costosas pueden, en
algunos casos, ser reemplazadas por materiales
compuestos más económicos (p. 66).
Judit Szasz, Siemens Wind Power
[email protected]
Sistema de bloque móvil WLAN:
Matthias Lampe, Corporate Technology
[email protected]
Externos:
Arelion: Dr. Norbert Lebersorger
[email protected]
LINKS:
Arelion:
www.arelion.com/en
Soluciones para ciudades sostenibles:
www.thecrystal.org
Decatlón Solar:
www.sdeurope.org/?lang=en
Informe del Instituto Fraunhofer sobre las
medidas de eficiencia energética en la UE:
www.bmu.de/N49202
75
Pictures of the Future | Investigación del Alzheimer
El Dr. Andrés Villegas se quita su reloj digital y su anillo de bodas y, cuidadosamente, coloca el anillo en el mismo gancho que
sostiene también su tarjeta de identificación.
Lentamente, se enrolla las mangas de su camisa y se coloca un delantal azul que cubre
todo, excepto su cuello y su corbata gris. Villegas se coloca ahora un par de guantes de
látex – sólo para estar seguro – y un segundo
par sobre ellos. Sólo después de que ha hecho
esto, retira la tapa de un tubo de plástico
blanco en frente de él y sumerge su mano en
un líquido amarillento. El tubo contiene la
mitad de un cerebro – y los cerebros son la especialidad de Villegas. El es el Director del biobanco de la Universidad de Antioquia, en la
ciudad noroccidental colombiana de Medellín.
Tiene una colección de aproximadamente
200 cerebros humanos. Villegas ha diseccionado y preparado personalmente cerca de
tres cuartas partes de ellos para su estudio.
Ahora, él coloca cuidadosamente el medio ce-
Pueblo del Olvido
Un gran número de personas, inusualmente jóvenes, en la región montañosa de Antioquia en
Colombia, sufren de una forma hereditaria de la enfermedad de Alzheimer. Un equipo
internacional de investigadores está evaluando un medicamento especial para administrarlo
mucho antes de que los síntomas aparezcan. Si este método resulta ser efectivo, sería un avance
importante en el tratamiento del Alzheimer. Un estudio piloto en Medellín se apoya en la
tecnología de imagenología de Siemens.
rebro goteante sobre una bandeja de acero inoxidable. "Este cerebro se ha reducido considerablemente", dice él. "Mire aquí y vera
algunos surcos conspicuamente profundos,
que lucen como las arrugas de una uva seca".
Luego hace una pausa y da el diagnóstico.
"Este paciente tenía sólo 56 años", dice él, "y
lo que usted ve es el resultado de la enfermedad de Alzheimer en presentación temprana".
En ninguna parte del mundo hay tantas personas que sufran de esta forma especial de
demencia como aquí en Colombia, en el departamento de Antioquia.
Aunque el Alzheimer de aparición temprana
es muy similar a la forma típica de la enfermedad, sólo hay una diferencia importante – y es
que en algunos casos los primeros síntomas se
presentan antes de que la víctima cumpla los
40 años. Empieza con el olvido y progresa
hasta la desorientación e ideas delirantes. Los
individuos afectados con esta forma de Alzheimer llegan a la fase final de la enfermedad
76
Pictures of the Future
Pictures of the Future | Investigación del Alzheimer
a la edad de 47 años, en promedio. En contraposición, la forma más común de Alzheimer
se establece a la edad de 65 años o más. El
Alzheimer de inicio temprano es causado por
un simple defecto genético en el Cromosoma
14. Durante un periodo de aproximadamente
300 años, este gen defectuoso se ha esparcido a través de una familia ampliamente ramificada, que ahora cuenta con 5,000
miembros. Los expertos se refieren a ella
como la "mutación paisa" porque las personas
que viven en la región de Medellín y sus cercanías, son conocidas en Colombia como Paisas.
Villegas llega a conocer a muchos de los pacientes mientras aún están vivos. Después de
que mueren, él saca sus cerebros y los estudia. "Un cerebro puede decir mucho, pero
puede también no decir nada", dice él, y coloca la mitad del cerebro nuevamente en la
solución de formol. "El caso de investigación
ideal es cuando usted puede seguir el desarro-
mente efectivos para combatir esta terrible
enfermedad. Fleisher y sus colegas de investigación creen que esto podría deberse al
hecho de que los medicamentos fueron administrados cuando ya era muy tarde para los
pacientes. "Usted tendría que iniciar los tratamientos antes de la presentación de los síntomas", explica Fleisher. "Hemos podido
demostrar que el Alzheimer causa cambios en
el cerebro mucho antes de que los pacientes
muestren los primeros signos de demencia –
en algunos casos, 20 años antes de que se
presenten los primeros síntomas. Por ejemplo,
los investigadores han descubierto que el inicio del Alzheimer está precedido por la acumulación de placas de proteínas beta
amiloides. Estas placas forman un tipo de costra en las células cerebrales, las cuales mueren
lentamente, como resultado. Para el momento en que los pacientes se tornan olvidadizos, sus cerebros podrían estar ya
irreparablemente dañados". Además, en mu-
La Población Perfecta. ¿Cómo pueden los
investigadores saber si su hipótesis es correcta?
¿Deberían ellos administrarle crenezumab a
personas sanas, por ejemplo? Si lo hacen, tendrían que esperar décadas para determinar si
los sujetos experimentales muestran menos
casos de Alzheimer, en comparación con el
grupo controlado, al que no se le habría administrado ningún medicamento. Este plan sería
poco práctico. La población predispuesta a desarrollar Alzheimer, de otra parte, sería la ideal –
que es donde los pacientes de Antioquia entran en juego. Esa es la razón por la cual todo
lo que se necesita es una prueba genética para
determinar confiablemente si estos individuos
serán afectados eventualmente por la enfermedad. Estos pacientes constituyen, por lo
tanto, la población perfecta para los estudios
clínicos del medicamento.
Aunque pacientes con Alzheimer de presentación temprana son encontrados también en
Cerca de Medellín, abundan los casos de
llo de la enfermedad mientras el paciente está
aún vivo". La otra mitad del cerebro que él
está estudiando es almacenada junto con
cientos de otros cerebros en un congelador
grande. Villegas hace lo mismo con todos los
cerebros: él coloca una mitad en la solución y
la otra en hielo a -78 grados Celsius.
El Dr. Adam Fleisher, del Instituto Banner Alzheimer en Arizona, ha viajado desde Phoenix
hasta Medellín específicamente para contribuir al lanzamiento de una ambiciosa prueba
de prevención, que hace parte de un programa conocido como la Iniciativa de Prevención del Alzheimer. "Nosotros queremos
desarrollar un tratamiento preclínico para el
Alzheimer", explica Fleisher. "En otras palabras, estamos buscando un tratamiento que
pueda prevenir la enfermedad o retardar su
brote, o por lo menos desacelerar su progreso". La mayoría de medicamentos para tratar el Alzheimer que han sido evaluados hasta
la fecha han demostrado ser insuficiente-
Pictures of the Future
demencia. Andrés Villegas diseccionó
docenas de cerebros buscando las causas.
Los registros de la iglesia ayudaron a
identificar la respuesta: enfermedad de
Alzheimer hereditaria.
chos casos los cerebros de los pacientes se
han reducido ya significativamente para el
momento en que ellos y los que los rodean
notan los primeros signos de olvido.
"Nosotros pensamos que es probable que ya
tengamos el arma correcta para combatir el
Alzheimer – el problema podría ser que no la
estamos usando, sino hasta cuando es demasiado tarde", dice Fleisher. El arma que está
siendo evaluada en el estudio en Medellín es
llamada crenezumab. Este medicamento está
diseñado para auto adherirse a las amiloides y
permitirle al sistema inmune del paciente
hacer inofensiva la proteína, antes de que
empiece a formar placas.
otras partes del mundo, el gran número de
casos en cercanías de Medellín ayuda a garantizar un alto nivel de confiabilidad de los resultados del estudio clínico. Esa es la razón por la
que en Antioquia pronto se realizará un estudio que contará con 300 participantes, todos
los cuales están en edades entre 30 y 60 años
y no han mostrado aún ningún síntoma.
Una tecnología de imagenología excelente es
una parte esencial del programa de investigación. El Instituto Banner Alzheimer ha hecho
uso de la última generación de dispositivos
PET-CT de Siemens (una combinación de un
tomógrafo computarizado y un tomógrafo de
emisión de positrones) para hacer visibles detalladamente las placas amiloides, y su crecimiento continuo en los pacientes con
Alzheimer, por primera vez (ver Pictures of
the Future, Otoño 2012, p. 92). Fleisher y sus
colegas están ahora esperando que estas placas nunca se formen en los pacientes de Antioquia, que serán tratados con crenezumab
77
Pictures of the Future | Investigación del Alzheimer
en una etapa temprana. "Hemos dividido a los
participantes en dos grupos", dice Fleisher. "A
un grupo se le administrará el medicamento,
el otro recibirá un placebo. La IRM repetitiva,
los escaneos de PET-CT, las evaluaciones del líquido espinal y la evaluación cognitiva en Medellín nos ayudarán a sacar conclusiones en
los próximos 2-5 años, con relación a la efectividad del medicamento".
alma de las personas, por lo que los individuos enfermos eran encerrados y sus alimentos les eran suministrados por debajo de
la puerta. Sólo muy pocas familias permitían
la realización de una autopsia después de
que los pacientes morían. Sin embargo, las
actitudes han cambiado en los últimos 20
años". Este cambio se debió principalmente
al Dr. Francisco Lopera.
Las tragedias causadas por la frecuencia de
Alzheimer en la región se pueden ver en pueblos como Belmira, Angostura y Yarumal, los
cuales se encuentran aproximadamente a dos
horas en carro al norte de Medellín. La mayoría de las personas afectadas por el Alzheimer
de presentación temprana viven aquí, y esta
enfermedad cerebral degenerativa ha reducido a muchos en los mejores años de sus
vidas. No existen instalaciones adecuadas para
ofrecerles atención en estas áreas. Ellos son
usualmente cuidados por los miembros de su
familia. María es una de estas portadoras.
Cerebros Bisecccionados. Lopera trabaja
en el Departamento de Neurociencias de la
Universidad de Antioquia. Cuando era un
niño, solía vivir en Yarumal, donde empezó a
notar la extraña frecuencia de casos de demencia a comienzos de los años 80´s. "Era un
rompecabezas que quería armar", explica él.
Lopera y Lucía Madrigal, tía de Claudia y enfermera en ese entonces, iban de casa en
casa tomando muestras de sangre de los pacientes afectados. Él los visitaba también
cuando estaban despiertos y pedía permiso a
los miembros de la familia para examinar sus
Atado a una silla. María tiene 83 años de
edad. A pesar de que ella en sí no es portadora de la mutación paisa, su vida ha sido
moldeada por el Alzheimer. Su esposo murió
a causa de la enfermedad hace más de 20
años, y cuatro de sus 16 hijos la padecen. Su
hijo Alejandro murió hace tres años de Alzheimer a la edad de 56 años. Fue tan difícil
cuidar de él que era atado a una silla para
evitar que anduviera vagando por ahí, sin
rumbo. "Este no es un caso aislado", dice
Claudia Madrigal, sicóloga del hospital de Yarumal. El Hospital tiene ventanas enrejadas,
algunos caballos están atados en la entrada
del hospital, y un afiche en la recepción promociona a Alcohólicos Anónimos. "Hace 30
años, nadie sabía lo que estaba pasando
aquí", dice Madrigal. "La gente solía acostumbrarse a que sus parientes de edad media se
tornaran olvidadizos, luego agresivos y, finalmente dementes y consumiéndose. En ese
tiempo, muchas personas creían que una
fuerza sobrenatural estaba destruyendo el
(izquierda) del Hospital Pablo Tobón Uribe
por la que más del 95% de los casos de Alzheimer en todo el mundo corresponde a la
forma típica de la enfermedad y no al Alzheimer de presentación temprana; y la probabilidad de que un individuo determinado se
vea afectado por Alzheimer se duplica cada
cinco años, a partir de los 65 años de edad.
"Si pudiéramos retardar la edad promedio en
la que el Alzheimer se establece en cinco
años, podríamos reducir el número absoluto
de casos en un 50%", dice Lopera. Esto sería
de gran ayuda no sólo para muchos pacientes con Alzheimer y sus familias, sino también para los sistemas de atención en salud,
porque el cuidado adecuado puede ser bastante costoso. Según los cálculos, el costo
total de las enfermedades demenciales a
nivel mundial en el 2010 fue de más de
$600 billones, lo que corresponde aproximadamente al 1% del producto mundial bruto.
Madelyn Gutiérrez conoce cifras como
estas, muy de cerca. Ella se sienta en su ofi-
Los doctores, incluido Héctor Zuluaga
78
preciados cerebros. Sorpresivamente, él hacía
todo esto durante una época en que bandas
de droga violentas controlaban la región. Lopera fue el primero en descubrir que la gente
enferma de Yarumal estaba sufriendo de una
forma hereditaria de Alzheimer.
cina sin ventanas en Medellín, ubicada no
muy lejos del Biobanco y sus cerebros bisectados. El aire acondicionado traquea levemente, mientras los pacientes esperan
por un estudio que empezará dentro de
poco. Gutiérrez es una sicóloga joven que
está coordinando el estudio y garantizando
que se adhiera a las normas de las pruebas
clínicas. Entre otras cosas, los 300 participantes serán sometidos a pruebas para determinar sus capacidades cognitivas y serán
enviados regularmente, en los próximos
años, al Hospital Pablo Tobón Uribe para escaneos cerebrales, realizados con dispositivos PET-CT de Siemens.
No solo los colombianos esperan urgentemente que se avance en el tratamiento del
Alzheimer. El número de personas afectadas
por la enfermedad en todo el mundo aumentará dramáticamente en las próximas décadas, principalmente como resultado de la
mayor expectativa de vida. Esa es la razón
Gutiérrez se asegura de que los pacientes
vengan a Medellín desde sus pueblos y se
presenten a tiempo para los exámenes. "Necesitamos cumplir con los más altos estándares de los estudios clínicos, incluidas las
normas éticas", explica ella. "Estoy encargada
de recordarle a todos que sean meticulosos
(PTU); Francisco Lopera y Lucía Madrigal
de la Universidad de Antioquia (centro); y
Adam Fleisher y Eric Reiman del Instituto
Banner Alzheimer están ofreciendo una
nueva esperanza en el PTU (página
derecha) y en el pueblo de Yarumal.
Pictures of the Future
Pictures of the Future | Investigación del Alzheimer
con su documentación, porque todo lo que
hacemos debe ser transparente". Incluso los
errores metodológicos mínimos podrían
poner en peligro los resultados de este sofisticado y costoso estudio.
"La gran pregunta es si las beta amiloides en
los cerebros de los pacientes con Alzheimer
causan realmente la enfermedad, o si es simplemente un síntoma adicional", dice Gutiérrez. "Si esta es la causa, entonces los
medicamentos que inhiban su acumulación
deberían ayudar a prevenir la enfermedad,
pero si las placas son un signo secundario, es
de esperarse que los medicamentos sean inefectivos, incluso si son administrados en
una etapa muy temprana. Por mucho
tiempo, esto ha sido materia de discusión,
los Estados Unidos, donde fueron examinados con PET-CTs de Siemens para determinar
signos de placas amiloides. Los pacientes tenían que venir hasta Arizona, porque los exámenes complejos no se podían realizar en
Medellín en ese entonces.
Atención Internacional. Hoy, nadie tiene
que viajar a los EE.UU. para el estudio actual más extensivo, porque la tecnología de
imagenología más compleja está ahora disponible en el Hospital Pablo Tobón Uribe de
Medellín. El hospital es considerado como
uno de los mejores en Colombia y está bien
preparado para los numerosos participantes del estudio. El Dr. Héctor Zuluaga muestra la unidad de tomografía de resonancia
magnética de Siemens, la cual puede reve-
"Cuando alguien me dijo que los OVNIS existen sólo en
los cerebros de las personas, me hice doctor – para
poder ver dentro de los cerebros de las personas".
pero queremos a través de este estudio resolver el problema de una vez por todas".
Algunos científicos dudan que las amiloides
tengan la llave para entender el Alzheimer,
preguntándose si la llave pudiera estar más
bien en una proteína llamada tau, que forma
marañas neurofibrilares. Cambios en otros
biomarcadores, como las proteínas tau, se
han observado de hecho en pacientes con
Alzheimer; pero estos no contradicen la hipótesis de las amiloides. "Uno de los objetivos
de nuestra prueba es ofrecer una mejor evaluación de la hipótesis amiloides, mayor que
en las pruebas que se han realizado en pacientes clínicamente afectados, cuando el
tratamiento podría llegar demasiado tarde",
dice el Dr. Eric Reiman, Director Ejecutivo del
Instituto Banner Alzheimer. Los investigadores del instituto realizaron de hecho un estudio inicial de escala pequeña que involucró
trasladar a unas docenas de pacientes, desde
Colombia hasta el instituto en Phoenix, en
Pictures of the Future
lar la contracción del cerebro en los pacientes con demencia, al igual que el PET-CT de
Siemens recientemente adquirido, el cual
hace visible las placas amiloides. Los isótopos radioactivos necesarios para operar las
unidades están siendo traídos aún desde
Bogotá, la capital de Colombia, pero un ciclotrón de Siemens pronto entrará en operación en Medellín para proveerle los
isótopos al hospital. "Nosotros frecuentemente le pedimos a nuestros pacientes que
califiquen el equipo técnico del hospital, y
hemos obtenido una calificación promedio
de 4.99 – de una calificación máxima de 5",
explica Zuluaga.
Durante décadas, Lopera ha estado laboriosamente procesando información, parte de
la cual recolectó en situaciones riesgosas
para su vida en las montañas de Colombia, y
ha hecho todo esto casi sin reconocimiento
de la comunidad investigativa internacional.
Su primer proyecto de investigación se rela-
cionó con el Alzheimer de presentación precoz, con un presupuesto de $500. Luego,
hace pocos años, las compuertas se abrieron
cuando investigadores del Alzheimer de todo
el mundo repentinamente se interesaron en
los pacientes de Lopera. El estudio clínico
que está empezando ahora tiene un presupuesto de más de $100 millones.
El cabello de Lopera ya se ha tornado
blanco, pero él está lleno de energía y optimismo. "Nosotros creemos en la hipótesis
amiloides", dice él, "y si se demuestra que es
correcta, el estudio tendría un gran éxito,
porque podría acercarnos a un tratamiento
efectivo del Alzheimer".
¿Y si la hipótesis no puede ser confirmada?
"El estudio sería, sin embargo, un éxito", explica Lopera, "porque al menos sabríamos
que tenemos que volver a empezar otra vez
en la investigación del Alzheimer". En el
mejor caso, podría haber un medicamento
en pocos años que podría retrasar el progreso del Alzheimer. "Cuando era un chico,
estaba muy interesado en los OVNIS y quería
ser un astrónomo o un astronauta", recuerda
Lopera. "Entonces, alguien me dijo que los
OVNIS existían sólo en el cerebro de uno. Por
lo que me hice médico – un médico que mira
en los cerebros de las personas".
Villegas está ahora limpiando su laboratorio.
La higiene es extremadamente importante –
las muestras de tejidos podrían, por ejemplo,
contaminarse con priones altamente infecciosos. Villegas cierra la tapa del tubo que
contiene la mitad del cerebro desfigurado
por el Alzheimer. "Algunas personas miran
un cerebro y ven sólo una masa arrugada",
dice Villegas. "Yo miro a través del microscopio y veo estructuras complejas y paisajes enteros". Después de una breve pausa, agrega,
"los cerebros son maravillosamente bellos".
Andreas Kleinschmidt
Los nombres de los pacientes han sido modificados
79
Destacados
82
Hacia el Transporte Sostenible
El número de carros en las autopistas del mundo se ha cuadriplicado
en los últimos 40 años, y para el
2050, se espera que la población total de vehículos sea el doble de la
del 2010. Los científicos están explorando soluciones para hacer este
aumento de la movilidad lo más sostenible posible. Páginas 82, 92
94
Domando el Tráfico Turco
Tres millones de carros están en las
calles de Estambul hoy día, y 600
vehículos nuevos se suman diariamente. La metrópolis del Bósforo
está planeando domar su tráfico
caótico por medio de soluciones de
gran escala, incluido el cuarto
puente de suspensión más largo
del mundo, varios cientos de kilómetros de redes ferroviarias, y dos
túneles gigantescos que conectan
a Asia con Europa.
104 El Pasajero Perfecto
¿Qué pasaría si los vehículos fueran
capaces de compartir información
útil sobre las carreteras y las condiciones de tráfico entre sí, en tiempo
real? Esto es lo que se está estudiando en Viena, Austria.
110 Transporte Libre de Carbono
Siemens ha desarrollado la tecnología para el primer ferri eléctrico
del mundo. El ferri, que entrará en
servicio en los fiordos de Noruega
a comienzos del 2015, no emitirá
dióxido de carbono, gracias a la
mezcla de electricidad "verde" de
Escandinavia.
2050
El restaurante del máster
chef Shi es renombrado. El
recoge sus propios ingredientes, porque éstos
crecen en jardines verticales en el mismo
edificio. Él ha recibido la solicitud de un plato
inusual de un invitado de alto rango. El
invitado ha pedido fugu, un pez raro que no
se encuentra disponible en el cuarto de
refrigeración del restaurante. Pero él puede
pedirlo a través de la red logística de la
ciudad. El invitado no se irá decepcionado.
Empieza una carrera contra el reloj.
80
Carrera contra el Tiempo
Hacia dónde va la Movilidad | Escenario 2050 China 2050: el restaurante de la Torre Tigre es uno de los
mejores de la ciudad. Todos los productos que utiliza son cosechados en casa, en jardines
verticales en el mismo edificio. Incluso los pedidos de platos inusuales pueden ser atendidos,
gracias a su logística sofisticada.
Shi escoge a su gusto, laboriosamente, a través de una arboleda espesa de vegetación. Es
caliente y húmeda, y el suelo arcilloso se le
pega a sus botas de caucho. En su mano derecha Shi lleva una cesta de mimbre llena de frutas y hierbas. Con su mano izquierda le da una
palmada a su espalda, matando un mosquito.
Shi mira el insecto con fastidio. Desde que salió a hacer su ruta, ha estado un poco desorientado. ¡Y todo lo que quería hacer era
Pictures of the Future
buscar un poco de cilantro! "Li, ¿cómo llegaron
estos chupasangre hasta aquí?" le grita a su comunicador, un dispositivo similar a un reloj de
pulsera transparente, plano. ¡"Yo no quiero
plagas en mi jardín, especialmente aquí en el
piso 30!".
Shi observa. Enfrente de él hay un árbol de
bambú denso, impenetrable como una pared
verde. Un pollo picotea en las botas de Shi, inclina su cabeza y lo mira con reproche. "Bien,
tendré que prepararlo sin cilantro fresco",
piensa el máster chef. Quizás su asistente Li
tenga unos cuantos racimos en alguna parte
de la cocina, un piso más abajo. Está realmente un poco molesto, porque el restaurante
de Shi en la nueva Torre Tigre tiene una sorprendente reputación. Ningún otro restaurante en esta metrópoli puede ofrecer productos frescos – ingredientes locales que le son
velozmente entregados a Shi.
81
Hacia dónde va la Movilidad | Tendencias
Hacia dónde va la Movilidad | Escenario 2050
Los vegetales, las frutas exóticas y las hierbas que Shi cocina tan expertamente crecen
sólo unos cuantos metros abajo, sobre las cabezas de sus invitados, en jardines verticales
que se dejan cultivar naturalmente en varios
pisos. Los jardines le proveen comida a los
edificios de apartamentos. De vez en cuando,
Shi sirve aves de corral criadas localmente –
en otras palabras, los pollos que merodean
por los jardines – pero la mayor parte de los
productos de origen animal que él utiliza provienen de neveras de almacenamiento en el
primer piso de las Torres Tigre. Pequeños camiones eléctricos hacen entregas diarias a estos "reservorios" en los rascacielos, de acuerdo
a un sistema de logística sofisticado. Los clientes, incluido el restaurante de Shi, simplemente tienen que recoger los productos alimenticios que han ordenado, en el primer
piso.
Shi trata de espantar el pollo, pasa al lado
de una piña, y aterriza en una hilera de fríjoles.
A la derecha de los fríjoles está una planta floreciente de cilantro. Shi sonríe y envía un mensaje a su comunicador. "He encontrado todo, Li.
Estoy bajando ahora". El máster chef reúne su
cosecha y camina hacia el ascensor, al otro lado
del hall de vidrio.
El ascensor abre las puertas con un silbido
tranquilo y una ola de música suave, combinada con los sonidos de la cocción de la cocina
abierta de Shi, escaleras abajo. El aroma de los
árboles frutales de varios jardines colgantes se
cierne sobre las mesas del restaurante con pisos de caoba. A través de las grandes ventanas
panorámicas, él puede ver la puesta del sol,
que colorea los rascacielos de esta megaciudad, con luz rosada.
"Shi, tenemos un problema", dice su asistente Li, corriendo hacia el máster chef y ondeando una Tablet PC tan delgada como un papel, en frente de él. "El Gobernador ha
reservado a última hora una mesa para cenar
esta noche. Realmente no tenemos más mesas
libres, y entonces senté a los dos americanos
debajo de los rosales. Los arbustos son un poco
espinosos, pero por lo demás básicamente está
bien". Li saca un pañuelo blanco y se seca la
frente. "Lo único malo es que el Gobernador
ordenó un menú especial: fugu sushi, servido
con nuestra sopa de pollo especial".
Shi teclea algo en su tableta. "No tenemos
más pollo orgánico en el reservorio en el primer piso. Envía al asistente de cocina hacia las
escaleras del jardín. Un pollo está corriendo allí,
detrás del bambú. Tengo una cuenta pendiente con ese pollo", dice él. Pero ahora Shi
frunce el ceño. El fugu es una especialidad
complicada que su restaurante no sirve normalmente. Es un pez venenoso que es extre-
82
madamente difícil de filetear. Aunque Shi es un
máster licenciado en sushi, que está autorizado
para filetear este tipo de pez sin poner en
riesgo la salud de sus invitados, el pescado
debe ser primero ordenado y entregado. Sin
embargo, él tiene sólo una hora y media antes
de que su invitado llegue. Y el invitado es un
hombre extremadamente importante, al que
no le gusta ser decepcionado.
Shi utiliza su tableta para entrar a la Plataforma Logística de la Ciudad. Aquí es posible
ordenar productos de todo tipo, almacenados
en varias bodegas centrales dispersas por toda
la ciudad. El sistema no sólo le dice a los usuarios si un producto está disponible y cuándo,
sino que informa en tiempo real sobre la ubicación de los productos, a través del proceso
de entrega. Esto es posible porque todos los
productos están equipados con chips RFID y conectados en red entre sí.
"No hay fugu en nuestra bodega central
del distrito, pero un par de ellos están nadando en un tanque atravesando la ciudad",
informa Shi. Él le da a su tablet un par de comandos de voz y mira nuevamente la pantalla. "No hay suficiente tiempo. Ellos quieren
transportar inicialmente el pescado en un
contenedor de carga vía metro, luego traerlo
aquí desde la estación de metro más cercana
en un camión eléctrico. Pero el siguiente camión no saldrá hasta dentro de una hora". Los
ojos de Li se iluminan. "Tengo una idea", dice
él. "Lo haremos a la manera tradicional. Recogeré el fugu de la estación del metro en mi carro. Gracias al nuevo sistema de guía de tráfico, eso será mucho más rápido de lo que
solía ser".
Mientras Li conduce hasta la estación del
metro a alta velocidad, en su carro eléctrico
rojo, Shi se ocupa de la cocina. Una proyección
holográfica lo mantiene informado del estado
de la entrega. El cocinero auxiliar aparece con
un pollo desplumado en su mano. "Nos volvimos a encontrar", dice Shi con una sonrisa y
arroja al pollo a una olla. Queda todavía media
hora antes de que el invitado de honor llegue.
Shi mira el holograma. Li ha recogido ya el
fugu en la estación del metro y está corriendo
de regreso, surfeando por la "ola verde" de semáforos, coordinados gracias a un sofisticado
sistema de telemática. El sistema es un poco
costoso, pero vale la pena pagar el precio. Según el sistema, Li deberá llegar al restaurante
en 10 minutos. Shi respira profundo. Poco
tiempo después, Li irrumpe en la cocina, sosteniendo un pequeño recipiente blanco debajo de su brazo. El máster chef le arrebata el
paquete de sus manos y lo abre cuidadosamente. Li sonríe orgulloso. "El Gobernador ha
llegado", anuncia.
Florian Martini
A medida que el número de
personas que viaja por
carretera, tren, agua y aire
continúa aumentando, los
investigadores están
explorando una amplia gama
de soluciones diseñadas para
hacer el transporte de
pasajeros y de mercancías más
eficiente y menos intensivo, en
materia de energía.
Hacia un
La carretera atraviesa el corazón del bosque denso, creciendo cada vez más antes de
curvarse un poco en una profunda hondonada. Su superficie, perfectamente pavimentada, parece que hubiera sido colocada la semana pasada, si no fuera por las malas
hierbas que crecieron entre los espacios. Alguna vez esta fue una de las carreteras más
ocupadas de Europa, pero hoy es notablemente pacífica. Con un poco de imaginación,
sin embargo, es casi posible escuchar el caminar de cientos de pies marchando en sandalias, sobre la piedra pulida. Si se mira de cerca,
el pavimento revela las huellas dejadas por las
grandes ruedas de las incontables carretas. La
Vía Raetia no ha vuelto a ver ningún tráfico
formal por más de 1,500 años. En ese entonces, los legionarios romanos marchaban los
400 kilómetros desde el norte de Italia, hasta
lo que ahora es la ciudad bávara de Augsburg,
cruzando los Alpes a través del Paso de Brenner. Con paso firme en sus talones vinieron
Pictures of the Future
Desde la antigüedad, el transporte ha
unido a la gente – un ejemplo, las
carreteras romas, como la Vía Raetia.
Transporte Sostenible
comerciantes, pasaron productos exóticos y
desfilaron todos los atuendos de la civilización
del Imperio Romano.
La Vía Raetia era sólo una de las muchas arterias dentro del amplio sistema de carreteras
de Roma. Con más de 80,000 kilómetros de
longitud, esta elaborada red fue la piedra angular del poder imperial de Roma. Sin embargo, trajo también prosperidad y civilización
a muchas partes de Europa y más allá. Además, lo que este sistema muy avanzado de carreteras entregó finalmente fue una dimensión completamente nueva de movilidad –
para las personas, las mercancías y para el propio conocimiento.
Aunque el Imperio Romano se desvaneció
hace mucho en las brumas del tiempo, su red
de carreteras sobrevive hasta hoy. Algunas de
ellas fueron tan bien planeadas por los ingenieros romanos, que muchas autopistas siguen aún las mismas rutas, hoy. Otra cosa que
ha sobrevivido es el principio de que la movilidad acerca a las diferentes personas y continentes. Aparte del flujo de información y de
capital a nivel mundial, la movilidad física es
uno de los motores de la globalización.
Además, este motor continuará ganando
fuerza a medida que la población y la prosperidad global crecen y demandan movilidad. Según un estudio de la firma de consultoría
McKinsey, el mercado global del transporte se
ha cuadriplicado en los últimos 40 años. Sólo
en el 2010, la cifra invertida en el movimiento
de personas y bienes fue en total de €6.4 trillo-
Pictures of the Future
nes. Eso representa aproximadamente €1,000
per cápita para la población global. Entre tanto,
el Consejo Mundial de Energía (WEC) prevé que
en el 2050 el número de carros en las calles
será 2-3 veces más alto que en el 2010. Así
mismo, las emisiones globales de CO2 derivadas del sector transporte se espera que aumenten cerca de un 80%, en comparación con el nivel de hoy – a menos que haya un progreso
tecnológico importante e intervención regulatoria en este campo. Los expertos del WEC
creen que la combinación de estas dos medidas
es necesaria, si el mundo pretende sostener
este aumento en la movilidad.
Para Holger Dalkmann, del Instituto Mundial
de Recursos en Washington D.C., la clave de la
movilidad sostenible está en el uso más inteligente del espacio urbano (ver p. 100). "Necesitamos pensar en las categorías de accesibilidad
y proximidad", dice él. "La gente quiere llegar a
sus destinos sin problemas y sin la necesidad
de hacer un viaje dispendioso. Necesitamos diseñar nuestras ciudades de una forma diferente, para que podamos viajar entre ellas a pie,
en bicicleta y en transporte público".
Un Tiquete para Todo. Los ingenieros del
Sector Infrastructure and Cities, de Siemens
están buscando un método similar. Su idea es
que las personas deben poder viajar a través
de una ciudad con un solo tiquete, con tarjeta
chip. Esto haría el transporte público local
más atractivo y más eficiente (ver p. 102). El
tiquete plástico, que luce como una tarjeta de
crédito, está equipado con un chip de identificación de frecuencias de radio (RFID). Es válido para los diferentes tipos de tránsito público, para los diferentes operadores e incluso
para las diferentes redes, y calcula automáticamente la tarifa correcta. Cuando los pasajeros abordan y desembarcan, ellos pasan a través de unidades lectoras que se comunican
con el chip. Como resultado, es posible identificar la ruta de cada pasajero y la factura de
la misma, de forma exacta. En el futuro, esta
tarjeta se podría utilizar para pagar parqueaderos, alquilar carros o incluso en sistemas de
renta de bicicletas.
En Viena, Austria, un proyecto de investigación conocido como "Testfeld Telematik" en
el cual Siemens está participando, está diseñado para estimular la movilidad rápida en las
áreas urbanas. Aquí se han instalado sensores
a lo largo de una ruta de prueba de 45 kilómetros (ver p. 104). Incrustados en el asfalto
o incorporados en los semáforos, estos sensores monitorean continuamente la situación
del tráfico. La información resultante es comunicada automáticamente al centro de control, el cual envía luego la información a los
vehículos de prueba. Estos carros tienen instalado un tipo especial de dispositivo de navegación, que recoge toda la información y la
convierte en una pantalla gráfica. Cada vez
que un carro se aproxime a un semáforo, un
velocímetro digital aparecerá en la pantalla,
acompañado por una voz femenina que dice,
"Pasó las luces verdes a 50 km/h" o "Luz roja a
83
Hacia dónde va la Movilidad | Tendencias
punto de cambiar a verde". Al modificar la velocidad del vehículo en consecuencia, el conductor puede pasar todas las luces en verde y
por lo tanto disfrutar de un viaje más rápido.
Otro objetivo del proyecto es investigar formas de hacer el tráfico más seguro y más amigable con el medio ambiente. Un desarrollo
potencial aquí es la red de información de los
vehículos, en la cual los sensores, los carros y
el centro de control se comunican en tiempo
real. Esto mejoraría aún más la calidad de la
información del tráfico, porque entre mayor
sea el número de carros y sensores que se comuniquen entre sí, mayor será la exactitud del
cuadro de datos general.
más eficientemente y reducirá además el volumen de tráfico, sin la necesidad de construir nuevas carreteras. Expertos en logística
han sometido el transporte de mercancías a
una reformulación radical también. Una propuesta es utilizar el sistema de metro para
transportar mercancías por la ciudad. Una
opción futura podría ser incluso instalar estaciones refrigeradas en las esquinas de las calles y en los bloques de apartamentos grandes, donde la gente podría recoger los
artículos comprados, como comida fresca.
Para cuando las mercancías lleguen a una
ciudad del tamaño de Ningbo, habrán sido
acumuladas generalmente muchos kilóme-
Sólo en el 2010, la cifra gastada en transporte de
personas y mercancías llegó a €6.4 trillones – casi
€1,000 per cápita para la población mundial total.
reducirá el consumo de combustible en más
del 12%. Adicionalmente, las emisiones de
dióxido de carbono, por contenedor transportado, serán sólo del 50% del promedio de
la industria para la ruta entre Asia y Europa.
El transporte sostenible por barco es un
tema que ha atraído la atención de los ingenieros de Siemens en Noruega. En cooperación con el astillero Fjellstrand, Siemens ha
desarrollado el primer ferri de carros accionado eléctricamente, del mundo. El buque
de 80 metros está programado para entrar
en servicio en el 2015, atendiendo la ruta
Sognefjord entre Lavik y Oppedal. Gracias a
su sistema de propulsión eléctrico – y a la
mezcla de combustible ecológica de Noruega – el ferri no producirá ni dióxido de
carbono ni emisiones de hollín (ver p. 110).
Se espera que el transporte por barco se incremente en un 60% en el 2020. El movimiento de personas y mercancías deberá hacerse también más eficiente.
Mercancías que Viajan Subterráneamente. Aparte de mejorar el flujo de tráfico
de automóviles, otro objetivo es hacer el transporte de mercancías más rápido y más eficiente. En un proyecto conjunto, Siemens y la
empresa de logística DHL han estado abordando este problema en Ningbo, en el litoral
este de China. Esta ciudad, de seis millones de
habitantes, está creciendo a un ritmo asombroso, y los trancones son algo común. La velocidad promedio en el centro de Ningbo es de
menos de 20 kilómetros por hora – un resultado que se debe parcialmente al volumen
creciente del tráfico de mercancías. La solución desarrollada por Siemens y DHL está basada en los centros de consolidación urbanos.
Estos son bodegas centrales donde las mercancías destinadas para todos los distribuidores de la ciudad son recolectadas primero y
luego transportadas de acuerdo al distrito o incluso a la calle (ver p. 86).
Los investigadores de Siemens creen que
esta solución matará dos pájaros de un solo
tiro. Utilizará la capacidad de los camiones
84
tros en tránsito. Cada vez más, habrán completado parte de su viaje por mar en un barco
de contenedores gigante.
Según la Organización Marítima Internacional, el volumen de transporte por barco a
nivel mundial se espera que aumente en un
60% entre hoy y el 2020. Como resultado, las
emisiones de CO2 podrían aumentar hasta un
72%. Para garantizar que este crecimiento del
volumen de envíos por barco no cargue excesivamente el medio ambiente y el clima, los
investigadores están mirando formas de hacer los cargueros más eficientes.
Por ejemplo, los gigantescos barcos de
contenedores clase Triple E, que pronto serán
introducidos por la compañía de transporte
marítimo danesa Maersk y el astillero surcoreano Daewoo, serán ajustados con un sistema de propulsión particularmente eficiente
(ver p. 112). Los componentes clave de este
sistema provienen de Siemens, incluida la sofisticada tecnología que convierte los gases
calientes de escape del motor, en electricidad. Según los ingenieros de Siemens, esto
El ferri recargará sus baterías durante cada
parada. Como este proceso sobrecargará la
red local, se va a instalar una gran batería de
iones de litio, como respaldo, en cada uno de
los puertos del ferri.
Los romanos desarrollaron similarmente
soluciones inventivas y sostenibles cuando
construyeron su red de carreteras hace más
de 2,000 años. Las carreteras romanas, que
estaban compuestas por una capa de escombros gruesa que terminaba en una mezcla fina
de arena y grava y terminada con adoquines,
eran increíblemente robustas. Hoy, la autopista sobre el paso Brenner carga el peso de la
globalización en forma del tráfico Alpino, en
constante crecimiento. Sin embargo, la Vía
Raetia todavía atrae a los visitantes. Aquí, si usted hace una pausa y escucha con atención,
podrá escuchar todavía los sonidos que caracterizaban una era pasada: el paso de pies marchantes y el sonido de caminantes cansados
sin aliento – interrumpidos una y otra vez, sin
embargo, por el clic de una cámara.
Florian Martini
Pictures of the Future
Hacia dónde va la Movilidad | Metro de Londres
Tiene casi 150 años de
edad y todavía sigue
siendo fuerte. El Metro de
Londres está mejorando
constantemente.
Viajando en el Tubo
a Través del Tiempo
El primer metro del mundo empezó a funcionar hace 150 años en
Londres. Hoy transporta 1.2 billones de personas al año y es
estirado hasta el límite. La tecnología de Siemens está ayudando.
Ocho plataformas, 470 cámaras, docenas de
escaleras mecánicas y 200,000 pasajeros al día
– King's Cross St. Pancras en Londres es una de
las estaciones del metro más frecuentadas en
toda Europa. El trabajo de Emlyn Ragbirsingh,
en el centro de control de la estación, es garantizar que todo funcione perfectamente. Gracias
al sistema de TI de Siemens, sólo se necesitan
unos cuantos clics para que Ragbirsingh cierre
cualquier esquina de la estación, examine los
planos del piso o vea las imágenes de las cámaras de vigilancia. Podría parecer un juego de
computador, pero de hecho es realidad. Por
ejemplo, un miembro de la tripulación ha reportado inalámbricamente que una mujer joven se ha tropezado y ha caído. Ragbirsingh envía inmediatamente a uno de sus colegas para
ayudar a la joven mujer. Poco tiempo después,
una de las escaleras eléctricas se avería y los
técnicos de mantenimiento entran inmediatamente en acción. "Nunca sé qué esperar
cuando llego a trabajar en la mañana", dice
Ragbirsingh. "A veces no pasa nada durante las
primeras siete horas de mi turno, pero una línea
completa del Metro repentinamente sale de
servicio durante los últimos 15 minutos".
The Tube, como los londinenses llaman a su
metro, (el Tubo, por la forma de sus túneles) ya
ha sido estirado hasta el límite, incluso sin averías. Transportó a más de 1.2 billones de pasa-
Pictures of the Future
jeros en el 2012. Nadie se hubiera imaginado
ese escenario en 1863, cuando la primera línea
de metro del mundo entró en operación en
Londres, utilizando locomotoras de vapor. La
red fue ampliada significativamente en las siguientes décadas, y ahora es la segunda más
larga del mundo, después de la de Shanghai. Y
desde luego, ha sido modernizada paso por
paso. Los primeros trenes eléctricos entraron
en servicio a finales del siglo XIX. En 1891, por
ejemplo, Londres y South London Railway ordenaron dos locomotoras eléctricas a Siemens
Brothers para utilizarlas en la ruta entre King William Street y Stockwell.
El chasis de Siemens fue incorporado en
vehículos modernos hace pocos años. Sin embargo, a pesar de las modernizaciones, el Tubo
sigue siendo un logro de la arquitectura victoriana – un laberinto con corredores estrechos
y curvas cerradas. De hecho, el sistema de señales instalado en la estación Edgware Road
en 1926 está en uso todavía. Uno de los problemas que enfrenta el Tubo es que tiene sistemas muy diferentes de vigilancia y control,
instalados hace décadas, y ahora tienen que
ser integrados.
El Metro de Londres comisionó entonces a
Siemens para integrar los sistemas de vigilancia
y control de toda la Línea Victoria, en un solo
centro de control. La solución de TI instalada en
la estación King's Cross St. Pancras, está haciendo ahora el día de Ragbirsingh más fácil. La
solución incorpora 13 sistemas diferentes de vigilancia y control en una interfaz sencilla. "Iluminación, bombas, tableros informativos, alarmas de incendio, puntos de ayuda a los
pasajeros – todo lo que se necesita para la operación segura y confiable de la estación, puede
ser accesado más rápidamente por estos equipos", dice Howard Collins, Jefe Operativo del
Metro de Londres, quien es responsable de
cerca de 12,000 empleados. Collins está esta
mañana en King's Cross supervisando el trabajo
del personal de la estación. "He hecho todos los
trabajos habidos y por haber en el Tubo", dice
él orgullosamente. Entre otras cosas, trabajó en
las puertas de entrada, hizo anuncios en las plataformas, y operó trenes.
Más Túneles. Aunque quejarse del Tubo es
una obsesión de Londres, el servicio de hecho
es más eficiente en las últimas décadas. Y el
equipo de Collins está tratando de hacerlo
más confiable también. "Empecé a trabajar
aquí en 1977", recuerda. "En ese entonces, todavía teníamos trenes de la segunda guerra
mundial, y era normal que uno de cada tres
trenes en la Línea Norte fuera cancelado". En
ese momento, el Tubo estaba transportando
"sólo" 500 millones de personas al año. Luego
ocurrió un desastre en 1987, cuando una escalera mecánica de madera vieja se incendió
en la estación King's Cross, dejando 31 muertos. "Yo era un gerente junior en la Línea Distrital y no estaba trabajando ese día, pero fue
una llamada de alerta para todos", recuerda
Collins. "Estaba claro que necesitábamos invertir más en el Tubo y equiparlo con una tecnología más confiable".
El Tubo ha recorrido un largo camino desde
entonces. Hoy, las plataformas están siendo
ampliadas y se están construyendo nuevos túneles. Por ejemplo, el Túnel Crossrail, de 21 kilómetros y 15 billones de libras, le permitirá a
los trenes de pasajeros pasar por debajo de toda
la ciudad. El nuevo enlace está programado
para entrar en servicio en el 2018. Su funcionamiento, sin problemas, será garantizado por
sistemas de señalización y control de Siemens.
El Túnel Crossrail aumentará la capacidad de
transporte ferroviario de Londres en un 10%,
cuando abra. Entre tanto, Collins está trabajando en hacer un número grande de mejoras
a las operaciones diarias con el fin de movilizar
más pasajeros por las líneas existentes. Se espera que las mejoras amplíen la capacidad del
Tubo en un 30%. "Necesitamos hacer un uso
más eficiente de la infraestructura que ya tenemos", dice él. "Podemos hacerlo reforzando las
líneas existentes – por ejemplo, con la adición
85
Hacia dónde va la Movilidad | Metro de Londres
de sistemas de señalización de última tecnología, y acelerando los trenes". Más de 3,000 carros viejos en las líneas más profundas del tubo
– especialmente los que trabajan en túneles tubulares – van a ser reemplazados en el 2023,
donde la primera licitación abrirá en el 2014.
Friedrich Timmer y su equipo en Siemens están
actualmente trabajando en un concepto para
los trenes del Metro de Londres del futuro. "Un
vagón del tubo tiene que ser, no sólo robusto,
sino también liviano", dice él. "De lo contrario,
los trenes consumirán mucha energía y su calor
residual hará los túneles y las estaciones aún
más calientes de lo que ya son". El Tubo es hoy
el mayor consumidor individual de electricidad
de Londres, siendo responsable del 2.8% de la
demanda total. "Los sistemas de accionamiento, los carros, las propiedades de aceleración – todo tiene que ser optimizado con precisión, en línea con la red del Metro de Londres",
dice Timmer. Su objetivo es aumentar la eficiencia energética de los vehículos del Tubo en,
aproximadamente, un 20% y aumentar la capacidad de pasajeros en más del 10%.
Después de visitar King's Cross, Collins toma
la Línea Victoria de regreso a su oficina, en Wes-
tminster. Collins fue recientemente galardonado con la Orden del Imperio Británico por la
Reina; y el personal de la estación, que lo conoce bien, le ofrece sus felicitaciones. Aunque
está feliz por el premio, dice, "Soy uno de ellos
– y me siento mejor cuando estoy en cualquier
lugar del Tubo". Esa es la razón por la cual va a
una de las plataformas del Tubo por lo menos
una vez al año, para usar un micrófono y hacer
anuncios. El famoso economista escocés Adam
Smith, probablemente tenía razón cuando dijo
que un ferrocarril es cinco por ciento hierro y
95% hombres.
Andreas Kleinschmidt
Un estudio de diseño de Siemens ilustra la forma como la compañía está ayudando a transformar el sistema de metro de Londres en uno que esté listo
para el futuro (derecha).
Austeridad: Ayudando a
Impulsar la Eficiencia del Tubo
¿Cómo se transporta hasta su oficina
cerca de Tower Bridge?
Dedring: Tomo el Tubo todos los días. Solía ir
en bicicleta regularmente.
Hacia dónde va la Movilidad | Entrevista
Isabel Dedring (41) es la
Vicealcalde de Londres, responsable del Transporte.
Dedring estudió en la Universidad de Harvard, y sus
grados académicos incluyen
uno en leyes. Certificada
para practicar derecho en
los EE.UU., ella ha trabajado
para firmas de consultoría
internacionales.
86
¿Cuáles son las prioridades para el transporte público en Londres?
Dedring: Algunas de las mayores prioridades
para nosotros son aumentar la capacidad y
mejorar la confiabilidad. Primero, necesitamos
actualizar la red existente. Esto significa nuevos trenes, nuevos sistemas de señalización y
reemplazar las vías. Estamos construyendo
nuevos enlaces ferroviarios también, por ejemplo Crossrail, un túnel de tren de 21 kilómetros, que atraviesa Londres y que descongestionará bastante el Tubo. Las actualizaciones y
los nuevos enlaces ferroviarios aumentarán la
capacidad ferroviaria de Londres en un 50%.
Esto es particularmente necesario, dado que el
índice de crecimiento de la población de Londres está superando las proyecciones.
¿Es una austeridad fiscal reducir el alcance de la inversión futura?
Dedring: Sí y no. Obviamente, tener mucho
dinero para invertir es algo bueno. Pero los periodos de austeridad nos obligan a hacer las
cosas más eficientemente. En el futuro, estaremos buscando nuevas fuentes de financiación.
Por ejemplo, el nuevo teleférico entre el Támesis y el Este de Londres fue financiado principalmente con fondos de patrocinio.
El nuevo plan de negocios de Londres
para el transporte involucra una inversión de libras multimillonaria para la red
de carreteras, en el curso de 10 años.
¿Por qué?
Dedring: Las carreteras parecen ser, con frecuencia, "la oveja negra" del sistema ferroviario. Sin embargo, dos veces más pasajeros en
Londres utiliza buses, en vez del metro. Usted
tiene una gran área suburbana en Londres, la
cual es una ciudad con una densidad muy
baja. Cuando usted va a las áreas suburbanas
de las "Afueras de Londres" usted todavía está
en Londres, pero puede ver campos con caballos. En esas áreas, las rutas de trenes de gran
volumen simplemente no van a funcionar. Por
lo que no podemos ignorar la realidad de que,
con buena razón, muchos viajes en Londres
tienen lugar en las carreteras. Gran parte de
nuestra financiación irá a mejorar la inteligencia del sistema de tráfico por carretera.
Entrevista de Andreas Kleinschmidt
Pictures of the Future
Hacia dónde va la Movilidad | Logística Urbana
Entregando
Mejores Ciudades
Las ciudades están explorando cómo reducir el tráfico, la
contaminación y el ruido, optimizando la distribución de las
mercancías a los almacenes y consumidores. Los centros de
consolidación urbanos están ofreciendo ya una solución.
Un proyecto piloto para Ningbo, China (arriba), está diseñado para optimizar el flujo del tráfico
de mercancías.
Un supermercado en Tianyi Square en el centro de Ningbo, una ciudad costera de seis millones de habitantes en el litoral este de China.
Cada noche una cadena interminable de camiones se detiene para entregar los productos
de uso diario: pan, juguetes, vajillas, dulces. Es
usual que todos los andenes estén ocupados.
La única opción es que los conductores esperen en algún lugar del vecindario, porque el supermercado en sí no tiene parqueadero. Durante el día, la situación es aún peor porque las
velocidades del tráfico en el centro de Ningbo
son en promedio de menos de 20 km/h. Además, los camiones pequeños están, con muy
pocas excepciones, prohibidos en el centro de
la ciudad. En respuesta a estas restricciones,
muchas empresas se han cambiado a camionetas de distribución más pequeñas o incluso
a automóviles estándar. Como resultado, el número de vehículos que viajan por la ciudad de
Pictures of the Future
día ha aumentado – y la situación del tráfico
se ha deteriorado.
Ningbo está creciendo, y los planeadores de
la ciudad están buscando una solución a corto
plazo. Por ejemplo, el operador de logística DHL
ha unido fuerzas con Siemens para presentar
opciones innovadoras para mejorar el transporte de mercancías, dentro de la ciudad. "Estas
propuestas formarán ahora la base de un proyecto piloto", explica del Dr. Norbert Bartneck,
quien es responsable de Logística de Ciudades
en la División Mobility and Logistics de Siemens.
"Hay muchas ciudades como Ningbo en China.
Todas ellas tienen mucho que aprender en materia de logística. Al mismo tiempo, todas ellas
son capaces de implementar medidas para remediar estos problemas".
Los ejes de este nuevo concepto son los centros de consolidación urbanos (UCCs) – bodegas
donde todas las mercancías destinadas para los
minoristas de la ciudad son consolidadas primero, y luego transportadas de acuerdo al distrito o incluso a la calle (ver Pictures of the Future, Primavera 2012, p. 66). Esto permite una
mejor utilización de la capacidad de los camiones, reduciendo con ello el volumen de tráfico,
sin necesitar construir nuevas carreteras o líneas
férreas. Uno de estos ejes ha sido implementado ya en el Aeropuerto Heathrow de Londres,
por ejemplo. Este UCC ha mejorado sustancialmente la eficiencia, reduciendo el uso de camiones en cerca de 250,000 kilómetros por año.
Otras áreas metropolitanas están siguiendo
el ejemplo. Ciudad de México, por ejemplo,
tiene planes de construir un sinnúmero de
UCCs. Situados en los suburbios, ellos atenderán
a muchas tiendas esquineras de la ciudad, reduciendo con ello el tráfico y dinamizando el suministro de productos al por menor. Para una
bulliciosa ciudad como Ningbo, Siemens y DHL
están proponiendo un paquete de medidas basado en la construcción de uno o más UCCs en
las afueras de la ciudad. Aunque un sinnúmero
de empresas utilizan ya aplicaciones de TI para
rastrear y controlar el transporte de mercancías,
estos sistemas son, como norma, incompatibles
entre sí. Como resultado, hay con frecuencia varios camiones en las calles en cualquier momento, entregando mercancías que pudieran
ser fácilmente transportadas por un vehículo.
La creación de un UCC – complementado
con una plataforma de TI que permita controlar
el flujo completo de mercancías – sería una solución bien recibida. El UCC en sí, sería en gran
parte automatizado: entregadas en paletas, las
mercancías son llevadas por un montacargas
hasta el área de almacenamiento central.
Cuando lleguen los pedidos de los minoristas,
las mercancías son retiradas de las bahías y colocadas en transportadores que tienen la dirección de entrega, e incluidas con otros envíos
destinados para la entrega a esa misma parte
de la ciudad.
Sin embargo, no todas las mercancías pueden ser almacenadas y transportadas juntas.
Los productos farmacéuticos y los alimentos,
por ejemplo, tienen requerimientos completamente diferentes de los asociados con los muebles. "Es más fácil y más barato almacenar
bienes de consumo duraderos que perecederos
como pescado fresco, carne o vegetales", dice
el gerente de Siemens Dr. Zhang Lei, quien
ayudó a redactar el libro blanco para Ningbo.
La solución aquí es utilizar bien un UCC multipropósito grande o un sinnúmero de bodegas,
cada una ajustada a las necesidades de una
clase precisa de productos. "Pero sería un gran
reto, para empezar, cubrir todos los productos
de los productores pequeños y de otros proveedores que estén destinados para los mercados
87
Hacia dónde va la Movilidad | TI del Servicio Ferroviario
de alimentos mayoristas en el centro de
Ningbo", dice Zhang Lei.
La eficiencia del transporte se puede mejorar mediante el uso de sistemas de navegación
que tengan en cuenta las condiciones del tráfico en tiempo real y planeen las rutas apropiadamente. Adicionalmente, es más amigable
con el medio ambiente utilizar vehículos eléctricos o híbridos. Para aliviar el tráfico superficial, Siemens y DHL sugieren también utilizar el
sistema de metro de la ciudad, el cual está actualmente en construcción, para transportar
mercancías. El sistema completo sería coordinado por la Plataforma Logística de la Ciudad.
Desarrollada por Siemens, esta plataforma de
TI utiliza el etiquetado RFID y la navegación satelital para manejar el flujo de información entre los proveedores, las compañías transportadoras y los minoristas (ver Pictures of the
Future, Otoño 2012, p. 58).
¿Entregas Consolidadas? Muchos elementos del sistema se deben optimizar. Un UCC
debe, por ejemplo, estar ubicado de forma tal
que tenga buenas conexiones de transporte
con el centro de la ciudad sin alterar la fluidez
del tráfico del centro. Es importante también
garantizar que la estructura legal, regulatoria y
tarifaria estimule este tipo de operación logística. "Cada solución necesita por lo tanto ser
ajustada a los requerimientos únicos de la ciudad", dice Bartneck.
Otra área susceptible de mejorar es la entrega de las compras a las personas individualmente. Las mercancías voluminosas, como los
muebles, son con frecuencia muy grandes
como para que los clientes se las lleven a casa
desde la tienda. La experiencia demuestra que
cuando la gente amuebla sus hogares, con frecuencia compran en un sinnúmero de puntos
de venta. Y, una vez más, hay soluciones inteligentes para este tramo final, desde la tienda
hasta el cliente. En vez de despachar un sinnúmero de camiones de muebles a la misma dirección, DHL y Siemens Ningbo están proponiendo consolidar las mercancías de forma tal
que la entrega sea posible utilizando sólo un vehículo. Otra opción para llevar las entregas
hasta los clientes finales involucra el uso de estaciones de empaque especiales. Esto último
hace posible que los clientes recojan o envíen
por correo los paquetes, en cualquier hora del
día o de la noche.
Estos sistemas ofrecen una visión del futuro.
Por ejemplo, con estaciones refrigeradas colocadas en cada esquina o en bloques de apartamentos grandes, la gente podría recoger los alimentos perecederos. Naturalmente, estos
serían entregados por camiones eléctricos.
Hubertus Breuer
88
Optimización
Colaborativa
Siemens ha desarrollado una "mesa multi-táctil" para monitorear
intuitivamente el tráfico ferroviario de un vistazo. El objetivo es
hacer las interrupciones del servicio más fáciles de manejar.
Cuando Peter e Inge salen de su casa en la
mañana, ellos tienen su día cuidadosamente
planeado. Peter tiene que ir a la ciudad para asistir a una reunión, e Inge va a pasar unos días con
una amiga. Peter quiere viajar los últimos kilómetros en tranvía, pero su teléfono inteligente
le dice que, hace apenas unos minutos, un camión chocó con un tranvía y bloqueó las vías.
Como resultado, el tren de alta velocidad que
Inge ha reservado está atascado también – detrás de una línea de energía caída. Con suerte
para ellos, el operador ferroviario ha ofrecido
opciones de viaje alternativas, junto con información sobre las demoras.
La ruta de Peter implica una desviación al
metro y múltiples traslados. Inge tiene un poco
más de tiempo. Ella decide no abordar el próximo tren, el cual ya está súper ocupado, sino
esperar el siguiente. Por su cooperación, ella
será compensada financieramente por el operador ferroviario y obtendrá un desayuno gratis. Peter e Inge llegan ambos a sus destinos,
aunque un poco más tarde de lo planeado. Sin
embargo, las consecuencias son mínimas, porque ellos fueron informados a tiempo y el operador ferroviario pudo minimizar los efectos de
la interrupción.
En este momento, no existe ningún operador de trenes en ninguna parte del mundo que
ofrezca una aplicación de demora y planeación
como ésta a sus clientes. Las bases de datos no
están adecuadamente conectadas en red. En
vez de ello, por razones históricas, ellas han sido
desarrolladas de manera independiente. Pero la
capacidad de reaccionar rápida y flexiblemente
sería realmente valiosa. Les ahorraría tiempo y
estrés a los viajeros, y dinero a los operadores
del sistema ferroviario.
Los ingenieros y técnicos de Siemens han estado trabajando por años para llevar el manejo
de fallas y de emergencias, el cual es todavía
muy cerrado, a la era de la TI y colocarlo sobre
una base matemática firme. En el momento,
tratar con rieles rotos, tormentas de nieve y locomotoras defectuosas depende de la experiencia y de tener olfato para saber qué hacer.
Cada interrupción de una red de trenes reduce su capacidad de transporte. El daño ocasionado por una tormenta, por ejemplo, puede
repentinamente transformar un segmento de
doble vía de alta velocidad en un segmento de
una sola vía. Los despachadores tendrán entonces que manejar la capacidad remanente
cuidadosamente. Intuitivamente, probablemente todos le asignarán a dos trenes de pasajeros llenos la mayor prioridad, con relación
a un tren de largo recorrido que esté menos
lleno. Sin embargo, eso sería un error si muchos de esos pasajeros tuvieran que ser acomodados en habitaciones de hotel costosas.
Dependiendo de la situación, la opción no intuitiva podría ser la correcta.
En todo caso, no habrá ya ningún tren que
tenga automáticamente el derecho a la vía,
como ocurría en los años 70's. En esos días, el
tráfico de larga distancia siempre tenía la prioridad con relación al servicio local. Hoy, incluso
los trenes de alta velocidad esperan si esto le
ayuda al operador a evitar incurrir en sanciones
financieras importantes, por demorar el tráfico
Pictures of the Future
Hacia dónde va la Movilidad | TI del Servicio Ferroviario
De izquierda a derecha: Christopher Klose,
El análisis rápido y los resultados precisos
no están garantizados para la toma de decisiones rápida y apropiada. Para poner los resultados derivados por un computador, a disposición de todos los miembros de un equipo de
toma de decisiones, Siemens ha desarrollado
la "mesa multi-táctil", un dispositivo similar a
una Tablet PC gigante, con tecnología de pantalla táctil. Introducido en la feria comercial Innotrans en Berlín en el 2012, el dispositivo
ofrece a múltiples personas una interfaz interactiva compartida, para que tengan acceso a
toda la información relevante para el manejo
de las operaciones de los trenes, en tiempo
real. La mesa apoya al equipo de respuesta de
emergencia en su trabajo.
Torsten Lange y el Dr. Maximilian Eichhorn
muestran la mesa multi-táctil. El dispositivo
ayuda a los usuarios a manejar las
interrupciones del servicio rápidamente. Un
mapa de la red, continuamente actualizado,
ofrece las bases para las decisiones en
situaciones críticas para la seguridad.
de pasajeros local. Por eso, los despachadores
tienen que analizar todos los aspectos técnicos
y comerciales de cada caso.
Optimización Instantánea. "Lo que tenemos aquí es un problema de optimización clásico", dice el Dr. Stefan Wegele, un matemático
de Siemens Rail Automation. "Estamos buscando la mejor respuesta posible para un problema determinado". Para alcanzar ese objetivo, los procesos automáticos deben analizar
los parámetros prevalentes y generar todos los
escenarios de solución disponibles, para que el
ferrocarril haga que el máximo número de viajeros posible se movilice nuevamente. El programa trabaja de esa forma, paso por paso,
para hallar la solución correcta. Utiliza un modelo abstracto de la situación en la red ferroviaria, que incluye todas las configuraciones vía-ytren disponibles, al igual que el número de
pasajeros a transportar.
Aparte de las consideraciones empíricas, el
programa toma en cuenta los parámetros económicos. Estos son específicos para cada cliente
y describen el modelo comercial y la situación
contractual del cliente. Estos incluyen las sanciones contractuales a pagarle al estado o al gobierno local, en el caso de demoras.
Los especialistas de Siemens incorporan estos factores a sus algoritmos. El software tiene
en cuenta toda esta información para encontrar
la mejor estrategia posible para manejar una situación determinada. Después de menos de
100 iteraciones, los algoritmos entregan la solución óptima, en cuestión de segundos. "Esta-
Pictures of the Future
mos jugando una partida de ajedrez contra la
casualidad, y como en la vida real, el computador finalmente gana. Esto es porque nunca se
cansa, y llega a la estrategia correcta para cada
zona, rápidamente", explica Wegele. "Nuestra
experiencia con la automatización de sistemas
ferroviarios ofrece los valores de arranque para
todo esto". Esta experiencia viene de tiempo
atrás. Después de todo, Siemens ha estado fabricando sistemas de automatización y de señalización de trenes en Braunschweig, Alemania
desde 1873, y ha estado realizando investigación en este campo durante el mismo tiempo.
El prerrequisito para cualquier decisión es
un modelo completo y actual que describa perfectamente la situación de la red. "Pero una mirada al panorama de la TI, utilizado por los operadores de trenes en todo el mundo, muestra
sistemas aislados casi en todas partes", dice
Gerd Tasler, gerente de producto de soluciones
de TI para trenes de Siemens Rail Automation.
"Los operadores tienen con frecuencia sólo una
idea de lo que está pasando dentro de su propia área de responsabilidad. Lo que falta es la
conexión en red extensiva y la integración
completa de la información". Para solucionar
esta situación, los operadores necesitan una herramienta de planeación que incluya todos estos
parámetros económicos y la información técnica asociada con sus trenes, como la velocidad
máxima y el rendimiento. La información de la
ocupación de los trenes es también importante.
Más y más operadores de trenes están, por lo
tanto, colocando sensores que suministren información sobre el factor de carga actual.
No se Necesitan Instrucciones. Durante el
desarrollo del dispositivo, se hizo mucho énfasis en la operación intuitiva. "Cualquier persona
que utilice un teléfono inteligente se familiarizará instantáneamente con las opciones de
interacción que le ofrecemos", dice el especialista en diseño Kim Rosenthal, de Rail Automation en Braunschweig, Alemania. Los usuarios
de prueba dominaron el uso de la mesa en
cuestión de minutos. Por ejemplo, el separar
sus dedos o el juntarlos amplía o reduce la imagen para ofrecer una mejor perspectiva, similar
a la ofrecida por un teléfono inteligente.
Eso elimina la necesidad de instrucciones largas y minimiza los errores de entrada. Entre 4 y
5 personas pueden trabajar en la mesa al mismo
tiempo, sin sobrecargar el sistema. Durante la
entrada, una serie de sensores infrarrojos registran al milímetro donde el dedo toca la pantalla.
Cuando eso pasa, rutas alternativas y opciones
de acción aparecen en segundos. "Las mesas
multi-táctiles de última generación son muy
confiables e idealmente apropiadas para ser utilizadas como dispositivos de entrada y salida de
gran área, para el equipo de tomadores de decisiones", dice Rosenthal. "Los usuarios tienden
a aceptarla como una herramienta, muy rápidamente. Los gestos utilizados se convierten en
naturaleza secundaria, en muy poco tiempo".
La nueva tecnología será desplegada gradualmente. "Los componentes del sistema de TI
de trenes se están implementando ya, por ejemplo, en un proyecto importante en Copenhague,
donde estamos construyendo una línea de tren
municipal, y en la Ciudad de Nueva York, donde
el metro existente está siendo actualizado con
sistemas de pantallas modernos llamados PACIS", dice Maximilian Eichhorn, Vicepresidente
de Rail IT Business, de Siemens Rail Automation.
Si todo marcha bien, la aplicación de demora,
que llevó a Inge y a Peter a su destino sin estrés,
podría estar lista para ser descargada en los próximos años.
Bernd Schöne
89
Hacia dónde va la Movilidad | Aeropuertos
Sistemas Inteligentes:
Un pequeño maletín azul es abandonado
cerca de una ventana en la Terminal 2. ¿Alguien
lo olvidó, o es una bomba? Sea lo que sea, es
tomado en serio. Los oficiales de seguridad evacúan el área y cierran las puertas cercanas. El
gerente de operaciones, cuyo monitor de ocho
metros cuadrados ofrece la vista de todo el aeropuerto, supervisa una respuesta coordinada.
Desafortunadamente, estamos todavía lejos
de la norma de tener la vista completa de toda
la información crítica, en un sistema que sea accesible por todos los proveedores de servicios
autorizados del aeropuerto. En vez de ello, la situación típica es que un rango de sistemas disparatados necesitan ser coordinados, incluida
la seguridad, la supervisión de la infraestructura, las operaciones de los vehículos en tierra,
el procesamiento de los pasajeros, el manejo
del equipaje y la carga – los cuales en su totalidad se impactan rutinariamente entre sí. En resumen, lo que se necesita es un sistema que
permita a todos los proveedores de servicios
claves, trabajar colaborativamente. Y las cosas
no se están dando fácilmente. Un estudio de la
OECD conocido como Perspectiva del Transporte 2012 informa que a nivel mundial los kilómetros pasajero aumentaron en aproximadamente un 4.8% entre 1999 y el 2008, y ciertamente continuarán aumentando a la misma
tasa durante décadas.
Un proyecto de investigación y desarrollo
de software, recientemente concluido, comisionado por el Centro Aeroespacial Alemán
90
Listos para Volar
El tráfico aéreo está creciendo rápidamente e imponiéndole
retos aún mayores a los operadores. Con esto en mente,
Siemens ha desarrollado una plataforma de control diseñada
para unificar la presentación de toda la información esencial
en los aeropuertos, optimizando así la coordinación entre los
proveedores de servicios y apoyando la toma de decisiones.
(DLR), conocido como la Suite de Administración Total de Aeropuertos (TAMS), examinó
formas de mejorar el rendimiento, utilizando
las infraestructuras y los recursos existentes de
los aeropuertos (ver Pictures of the Future, Primavera 2012, p. 66). Como gerente del proyecto del programa, Siemens trabajo con el
centro DLR, el Aeropuerto de Stuttgart, y con
otros socios industriales en el proyecto. La visión del proyecto: ensamblar todas las partes
interesadas del aeropuerto en el mismo centro
de control.
El sistema de software TAMS contiene toda
la información relevante sobre las actividades
en tierra al igual que en el aire, y utiliza estos
datos para generar pronósticos automáticos y
sugerencias para la optimización del proceso.
Esto apoya a los gerentes de operaciones para
que aborden y resuelvan rápidamente los problemas de interés común. TAMS le permite a los
aeropuertos que ya trabajan casi a capacidad
total, manejar hasta 10% más movimientos de
vuelos por hora, reduciendo a la vez las demoras y el uso de combustible.
Siemens implementó el TAMS como base
para el desarrollo de su línea de productos SIAMOS, la cual ha estado en operación en el Aeropuerto Münster-Osnabrück en Alemania,
desde abril de 2012. SIAMOS apoya procesos
comerciales que van desde la pre-planeación
estacional hasta los sistemas de facturación de
las aerolíneas. Los módulos del SIAMOS han
sido directamente responsables de mejoras importantes en la eficiencia operacional general.
Presión Creciente. Siemens está ahora integrando las funciones técnicas y relevantes para
la seguridad con el enfoque de TAMS, en los aspectos operacionales. La idea es que resulte
ventajoso para los operadores del aeropuerto
optimizar directamente el impacto de las operaciones del aeropuerto, en relación con los aspectos medioambientales; incluidos el uso de
energía, las emisiones de gases de efecto inver-
Pictures of the Future
Hacia dónde va la Movilidad | Aeropuertos
Mobility and Logistics, de Siemens. "Las demoras importantes en las salidas hacen que los pasajeros se aglutinen en sitios específicos de la
terminal, lo cual puede en sí representar un
riesgo de seguridad que requiere de personal
adicional en ese sitio. El riesgo potencial tiene
que ser identificado y evaluado rápidamente,
lo cual es crucial para el personal operacional
que sabe cuál vuelo se ha retrasado".
La mayor ventaja de tener una plataforma
de control central es que ofrece a todos el
mismo conocimiento de una situación determinada. "Casi todo aeropuerto grande ha experimentado una situación en la cual un evento
imprevisto causó un problema que fue escalado
innecesariamente, porque varios departamentos la evaluaron de una manera diferente", explica Meier. Si este problema se presenta, los
funcionarios del aeropuerto necesitan examinarlo detalladamente, incluso si están en movimiento. Por ejemplo, similar al capitán de un
barco, el Oficial de Turno responsable de las
operaciones generales del aeropuerto debe estar accesible siempre. Éste debe estar en capa-
Fotografía: DLR
nadero y la contaminación por ruido, los cuales
pueden ser evaluados en su totalidad directamente en la plataforma del centro de control.
Muchos funcionarios del centro de control
están interesados también en facilitar la administración de toda la información compleja, que
se encuentra disponible en el aeropuerto. La razón de esto es clara: los aeropuertos están bajo
la presión de optimizar y reducir el tiempo requerido para el embarque y desembarque de
pasajeros, el cargue y descargue del equipaje,
la recarga de combustible, las inspecciones de
las aeronaves e incluso los cambios de tripulación. En vista de esto, existe la necesidad urgente de una plataforma de administración
diseñada para hacer los procesos cada vez más
eficientes, menos costosos y más amigables
con el medio ambiente.
¿Cómo podrían lucir las plataformas de control de los aeropuertos del futuro? Siemens presentó su visión de un Centro de Control de
Operaciones de los Aeropuertos (APOC) en la
Conferencia de IT&T Aeropuerto 2012, realizada en octubre en el centro de conferencias
En los aeropuertos del futuro, los proveedores
de servicios podrán tener acceso a la misma
información en una sala de control común. El
software presentará exactamente toda la
información necesaria, junto con las
recomendaciones de acción.
del aeropuerto de Múnich. La plataforma de
control APOC combina múltiples tipos de información, incluidas las condiciones climáticas, los
tiempos de partida y aterrizaje, y las interrupciones de las operaciones del aeropuerto. Pero
¿qué tanta información debe ser presentada?
"Hay límites para nuestra capacidad de absorber información", dice el Dr. Christoph Meier,
Jefe de TI de Aviación del sector Infrastructure
and Cities de Siemens. "Esa es la razón por la
que la plataforma de control debe presentar información que ofrezca una perspectiva de la situación general".
"Cualquier interrupción deberá ser inmediatamente identificable", añade el colega de
Meier Dr. Dietmar Böhme, Principal Expert en
Airport Management Systems de la División
Pictures of the Future
cidad de tomar decisiones, incluso si no está en
el centro de control – mediante el uso de una
tablet PC, por ejemplo.
Klaus Hermes, un especialista en Diseño de
Interfaces de Usuario de Siemens Corporate
Technology (CT), ha estado pensando mucho
en esta idea también. Hermes cree que la solución radica en la nube de información accesible
de forma permanente. "La información importante estará siempre disponible en la nube. Esto
significaría que la gente clave no tendría que
estar permanentemente en el centro de control", dice él.
Soporte Predictivo. El personal del centro de
control del futuro tendrá otra ventaja clave:
ellos no tendrán que depender exclusivamente
de su propia experiencia al evaluar una situación, porque el sistema que contiene la información sobre todos los procesos del aeropuerto apoyará el proceso de toma de
decisiones. Este sistema responderá preguntas
como: ¿Quién necesita hablar con quién? Y,
¿Cuándo debe ser interrumpido el proceso de
toma de decisiones porque los requerimientos
no se han cumplido?
Este sistema respaldará también el análisis
exhaustivo del proceso de toma de decisiones
después de su terminación. Como resultado, el
sistema mejoraría, no sólo su propio desempeño sino también el del personal de toma de
decisiones clave, garantizando que todos estén
mejor informados siempre y que los recursos
adicionales sean desplegados y utilizados lo
más eficientemente posible.
Este tipo de sistema, basado en el aprendizaje, estará en capacidad también de hacer propuestas si, por ejemplo, identifica que algo
similar ha ocurrido en el pasado. "Eso sería un
beneficio enorme, especialmente si el incidente
similar ha ocurrido hace varios años", dice
Meier. El sistema pronosticaría también los
efectos de la decisión en una situación. Lo haría
por medio de cálculos basados en el conocimiento de los recursos interconectados. En
otras palabras, hará predicciones con base en
la experiencia previa. La idea es poder hacer
pronósticos de la operación del aeropuerto durante un periodo de hasta seis horas, en el futuro. Las situaciones típicas, como un equipaje
olvidado, serán registradas como eventos críticos para la seguridad, y esto permitirá iniciar la
acción requerida automáticamente.
Y aún hay más, como lo explica Meier: "El
equipo de manejo de operaciones en los aeropuertos grandes, con frecuencia no sabe cuál
empleado está abordando un incidente específico. Con nuestro sistema, esto será cosa del pasado, ya que utiliza la identificación de la
dirección IP para identificar automáticamente a
los individuos involucrados en el incidente, estar en contacto con ellos y ayudarlos en la mejor coordinación de la resolución exitosa de un
incidente".
Todas estas características son de hecho, teóricamente posibles hoy, porque la tecnología
requerida ya existe. "No necesitamos ninguna
tecnología ni información adicional en los aeropuertos; simplemente tendremos que utilizar
la infraestructura existente de una forma más
inteligente", dice Steve Bart, Gerente de Negocios de Aeropuertos, de Siemens Building Technologies. "El resultado de esto es que, en vez
de tener al personal del centro de control concentrado en quizás servicios críticos para la misión monitoreando un sistema de TI particular,
la plataforma de administración de aeropuertos deberá llamar automáticamente a los equipos de soporte correctos para abordar un
incidente en particular". Por ejemplo, cuando
el sistema identifica un maletín azul abandonado en la Terminal 2.
Nicole Elflein
91
Hacia dónde va la Movilidad | Hechos y Pronósticos
Alcanzando los Límites de la Movilidad
Alemania y frutas de Suramérica, viajan por el mundo.
No hay virtualmente límites para al comercio global hoy.
Según la compañía de consultoría suiza Progtrans, el volumen de transporte de carga en Alemania aumentará
un 116% en el 2050, en comparación con los niveles del
2005. Esto conducirá a un aumento de las emisiones de
CO2 anuales derivadas del transporte de carga por carretera, de aproximadamente 40 millones de toneladas hoy
a 100 millones de toneladas en el 2050, a menos que se
implementen cambios tecnológicos importantes.
Según el Consejo Mundial de Negocios para el Desarrollo Sostenible (WBCSD), el transporte de carga global aumentará a una tasa anual del 2.5% entre ahora y
el 2030, mientras que el transporte privado aumentará
en 1.6% cada año. Todo esto ocurrirá a pesar la creciente
participación de los adultos mayores en la sociedad, porque un número cada vez mayor de ellos se mantendrán
en la fuerza laboral por un periodo de tiempo más largo.
Los adultos mayores jubilados hoy son también más móviles y activos de lo que eran sus homólogos hace apenas
unos años, según el Instituto de Investigación de la Movilidad en Berlín (IFMO).
El alemán promedio gasta 95 minutos al día en ir del
punto A al punto B; 50 minutos de los cuales los gasta
en el carro. El IFMO concluye también que los carros seguirán siendo el modo dominante de transporte en el
2030, y que China hará un gran esfuerzo por ponerse al
día en esta área. Hace tres años había 47 carros por cada
1,000 ciudadanos chinos; en 20 años habrá 270. Entre
tanto, la industria automotriz está hoy en el punto de la
transformación más grande de la historia, porque los precios crecientes del petróleo, las normas estrictas de emi-
siones de CO2, las zonas medioambientales, las prohibiciones relacionadas con las emisiones en el transporte,
los peajes por congestión urbana y el uso compartido del
carro, están cargando actitudes adicionales hacia los automóviles. El IFMO informa también que los automóviles
están perdiendo su atractivo para los jóvenes entre 18 y
30 años, especialmente.
Muchas personas de este grupo (y otros) se están
cambiando al transporte público. La Asociación Internacional de Transporte Público predice que la participación
de la movilidad personal representada por el transporte
público a nivel mundial se duplicará en el 2025, en com-
Emisiones de CO2 a Nivel
Mundial por Sector en el 2010
Otros 10%
Edificios
6%
Electricidad
y calefacción 41%
Industria
20%
Transporte 22%
Emisiones de CO2
derivadas del
sector transporte
(gigatoneladas
métricas)
14.9
8.0
2009
2050
Fuente: IEA 2012. CO2. Emisiones principales procedentes de la combustión de combustible.
Fundación Shell 2012.
Tiempo, dinero, estrés. La escasez de los espacios de
parqueo y los trancones de autos ocupan tiempo, desperdician combustible, y dañan el medio ambiente. Más
de la mitad de la población mundial vive ahora en ciudades y un 25% adicional se trasladan al trabajo desde
las afueras. En otras palabras, la vida moderna es altamente dependiente de las infraestructuras de transporte. Según el estudio de movilidad más reciente realizado por McKinsey, un total de €6.4 trillones – o casi
€1,000 por persona en el mundo – se gastaron en el
transporte de personas y mercancías en el 2010. La
firma de consultoría Frost & Sullivan estima que el costo
económico de los trancones de tráfico, solamente en Europa fue en total de €200 billones en el 2011. Luego,
¿vamos camino al estancamiento global? Podría ser, si
las tendencias continúan; porque se espera que la población de la Tierra aumente a aproximadamente 9.5 billones en el 2050, y más de 6.5 billones de estas personas estarán viviendo en áreas urbanas, en comparación
con los 3.5 billones de hoy.
No solo hay más personas viviendo en ciudades; ellas
se están volviendo más móviles también. Ellas viajan por
negocios, se trasladan al trabajo y se van de vacaciones.
Los europeos recorrieron cerca de 5.6 trillones de kilómetros en carros, buses, trenes, aviones y barcos en el
2010. El volumen del transporte privado en la UE ha aumentado en un tercio desde 1990, y la Comisión Europea
predice que aumentará otro 29% entre ahora y el 2030.
Los americanos son las personas más móviles; ellos viajan 25,000 kilómetros al año, en promedio.
El aumento de la movilidad está impactando también el flujo de mercancías – ropa desde Asia, carros de
Ingresos Globales en Billones de Euros en el 2010
por Servicios Relacionados con el Transporte
En el 2010 el costo de transportar personas y mercancías llegó a €6.4 billones
Tipo de transporte
No motorizado
Perspectiva de la
cadena de valor
950
440
300
50
200
1,390
230
910
70
1,270
1,780
140
1,070
10
30
540
30
460
30
90
3,070
170
740
70
170
90
340
670
2,460
520
6,400
Pictures of the Future
Fuente: McKinsey 2012, La Movilidad del futuro.
60
Mantenimiento y servicios de movilidad claves
92
90
Total
700
Combustible
y energía
Total
10
Mercancías
20
Servicios de
transporte
Servicios de
movilidad no claves
Corta distancia
Larga distancia
30
Desarrollo
y Producción
Servicios
financieros
Transporte privado
motorizado
Hacia dónde va la Movilidad | Hechos y Pronósticos
China 2030:
Seis Veces
Más Carros
849
802
Carros por cada 1,000
residentes en cada país
2009
2030
269
110
India
47
China
Estados Unidos
Volumen del Transporte de Carga por
Carretera: un 20-50% Mayor en el 2030
el aire, porque un avión aterriza cada segundo en alguna
parte del mundo. Airbus predice que el número de aeronaves a nivel mundial podría duplicarse nuevamente en
los próximos 20 años. La industria de aviación alemana
estima que los aviones transportarán cuatro billones de
personas en el 2020. Un solo vuelo de larga distancia
puede producir las mismas emisiones de CO2 que conducir un carro todo un año; luego, los aviones, sus sistemas de propulsión y las operaciones de las aerolíneas y
del tráfico aéreo tendrán que ser mejoradas. La Asociación Internacional de Transporte Aéreo (IATA) planea permitir el crecimiento neutro en CO2 en el tráfico aéreo empezando en el 2020 y reducir las emisiones a la mitad, a
partir de los niveles del 2005 en el 2050.
El transporte representa hoy el 22% de las emisiones
de CO2 globales; eso lo convierte en la segunda fuente
más grande. Los carros, camiones, barcos y aviones arrojan ocho gigatoneladas métricas de CO2 al aire cada año,
donde EE.UU. es el mayor contaminador (dos gigatoneladas métricas). Casi el 75% de estas emisiones son producidas por el tráfico por carretera; el otro 25% proviene
de los trenes, aviones y barcos. El tráfico por carretera genera cerca del 20% de las emisiones totales de CO2 en la
Unión Europea –y estas emisiones aumentaron casi un
23% entre 1990 y el 2010. Además, el número de propietarios de vehículos a nivel mundial se podría triplicar
en el 2050, el volumen de transporte en camiones podría
duplicarse, y el volumen de tráfico aéreo podría cuadruplicarse. Teniendo en cuenta estos escenarios, la Agencia
Internacional de Energía cree que las emisiones de CO2
podrían aumentan en casi un 90%, llegando a 14.9 gigatoneladas métricas en el 2050. El desarrollo de motores de baja emisión y de soluciones de transporte altamente eficientes y conectadas en red es, por lo tanto,
crítico para garantizar un futuro sostenible.
Silke Weber
Carro compartido: Un Sector en Auge
Usuarios de carro compartido
(en millones)
Vehículos de carro
compartido (en miles)
Índice
+2.0% p.a.
"Dinámica global"
150
145
90
5
150
4
60
140
3
135
Europa
Norte América
Europa
Norte América
2
Fuente: Frost & Sullivan 2010
18
vilidad por demanda) y el uso flexible del transporte público, lo que corresponde más con las necesidades de
las generaciones más jóvenes. Sistemas de carro compartido operan ahora en 1,100 ciudades en 26 países en
cinco continentes. Como informa Frost & Sullivan, había
cerca de 700,000 usuarios de carros compartidos y
21,000 vehículos en Europa en el 2011; estas cifras aumentarán hasta 20 millones de usuarios y 240,000 vehículos en el 2020. Hoy, el 2.5% de los residentes urbanos en Alemania utilizan un servicio de carro compartido;
según el estudio de McKinsey, esa cifra podría aumentar
a un tercio en 10 años. BMW y Mercedes reportan un aumento estable de usuarios en sus flotas de carros compartidos "drive now" y "car2go". La integración de los vehículos eléctricos podría convertir el carro compartido en
las soluciones de movilidad sostenibles más importantes
del futuro.
Los tranvías, metros y los sistemas de transporte por
tren de pasajeros y a largas distancias están siendo ampliados también. Por ejemplo, China planea ampliar su
red ferroviaria de los 86,000 km actuales a 120,000 km
en el 2020. Los mercados de más rápido crecimiento de
transporte por tren de carga y urbano están en el Medio
Oriente, Latinoamérica, Rusia y las demás repúblicas del
CIS. El crecimiento rápido en los mercados emergentes
en Asia y Suramérica conducirá también a la expansión
del comercio marítimo, y esto tendrá un gran efecto sobre las emisiones de contaminantes y de gases de efecto
invernadero. Según el estudio Transporte Ecológico por
Barco, realizado por el HypoVereinsbank, el transporte
marítimo comercial es responsable del 4-5% de las emisiones de CO2 globales.
El volumen de transporte por barco aumentará en
un 60% en el 2020 y las emisiones de CO2 aumentarán
hasta un 72%, según la Organización Marítima Internacional (IMO). Desarrollos similares se pueden esperar en
30
130
1
125
0
120
120
0
2009
2012
2016
2009
2012
2016
115
+0.9% p.a.
"Progreso avanzado"
110
105
100
100
Índice 2009
= 100
Fuente: IFMO 2010, Futuro de la Movilidad
95
Índice de la Movilidad Privada Total
2010–2050
350
90
80
250
75
200
70
150
65
Países no
miembros
de la OECD
Índice 2010
= 100
Países miembros
de la OECD
100
60
1991 1995
Alto nivel de Propiedad de autos – PIB alto
Bajo nivel de Propiedad de autos – PIB alto
Bajo nivel de Propiedad de autos - PIB bajo
(Movilidad privada expresada
en pasajeros-kilómetros)
300
85
2000
Pictures of the Future
2005 2009
2015
2020
2025
2030
50
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2050
93
Fuente: OECD 2012. Perspectiva del Transporte
Fuente: Fundación Shell 2012, Ampliación de Soluciones para la Movilidad Sostenible
paración con el 2009. La firma de consultoría Oliver
Wyman realizó una encuesta en la cual preguntó a 3,000
personas de Alemania, Francia, el Reino Unido, Shanghai
y Singapur cómo podrían cambiar sus patrones de movilidad bajo ciertas condiciones. Cuando se les presentó un
escenario con un precio de la gasolina de €2.50 por litro
y mejores redes de transporte público, el 40% dijo que
se cambiaría a este último. Esa cifra aumentó al 77% con
el escenario de €4 por litro y la introducción de peajes en
las autopistas, y cobros por congestión en las ciudades.
Los estudiantes fueron el grupo que mostró mayor voluntad de pasarse de los carros al transporte público
(86%).
Los teléfonos inteligentes son más importantes para
los jóvenes que tener su propio carro. Los teléfonos inteligentes permiten alquilar carros por corto tiempo (mo-
Hacia dónde va la Movilidad | Megaciudad- Estanbul
Los visitantes de Estanbul se ven enfrentados a una escena de
tráfico que parece no planeada y mucho menos coordinada.
Pero esta ciudad antigua en el Bósforo está trabajando ahora
en soluciones que podrían ubicarla a la vanguardia de otros
centros urbanos importantes.
Combatiendo
el Caos
Después de golpear a Asia brevemente con
su proa, el ferri regresa nuevamente al Bósforo
y se dirige a Europa, la cual está apenas a un
kilómetro de distancia. El buque es parte de la
flota de ferris gigantes que operan a intervalos
de minutos. Aunque es temprano en la mañana, la costa está ya atestada de vendedores
de rosquillas de sésamo. En las esquinas de las
calles, hombres en trajes deportivos se sientan
en taburetes diminutos en frente de pequeñas
tiendas, disfrutando de un cigarrillo mañanero
y un vaso de té, el cual es obligatorio para empezar el día en Estanbul.
"Usted tiene que amar esta ciudad para
tolerar el caos", dice Serpil Kaya, quien está
sentada en la cubierta de uno de los ferris y
comiéndose un sándwich de pescado. Kaya,
de 37 años, es una profesora de lenguaje de
señas que ha vivido en esta ciudad de 13
millones de habitantes, por 10 años. Todos
estos años han hecho que ella se familiarice
con las calles irremediablemente congestionadas de la ciudad. "A veces quisiera poder
saltar entre los techos como James Bond",
dice ella. Hoy, sin embargo, ella está relajándose en el mar, su pañoleta de seda azul
vuela con la brisa y ella mira la silueta de
una ciudad que tiene casi 3,000 años de
edad y que antiguamente era conocida
como Constantinopla.
En contraste, su ferri, que puede transportar aproximadamente 1,800 pasajeros, es
lo último en tecnología. Siemens equipó el
barco con un sistema de propulsión diesel-
eléctrico hace cinco años. Como resultado,
el colosal buque consume de 20% a 25% menos combustible que sus predecesores. Esto
es importante, porque con más de 50 millones de pasajeros por año en promedio, los
ferris del Bósforo son la columna vertebral de
Hacia un Método Global
para el Manejo del Tráfico
Mehmet Cahit Turhan es el Director
General de la Dirección General de Autopistas de Turquía. En 1986,
después de graduarse del Instituto de Construcción de la Universidad
Técnica del Mar Negro, recibió su Maestría en Educación en Ciencias del
Instituto de Ciencias de la misma universidad. Él empezó su carrera
profesional en 1985 en la Dirección General en Estanbul, donde ha
tenido varios cargos importantes.
Hacia dónde va la Movilidad | Entrevista
En los últimos años, Turquía ha atraído
frecuentemente la atención del mundo
con proyectos de infraestructura particularmente ambiciosos. ¿Cuántos kilómetros de carreteras se han construido?
Turhan: Entre el 2003 y el 2012, Turquía
construyó más de 16,000 kilómetros de autopistas divididas. Nosotros planeamos construir
un total de 36,827 kilómetros de autopistas
divididas para el 2023, que es cuando celebra-
94
remos el centenario de nuestra República.
Justo ahora están programados 21,340 kilómetros, y hay más proyectos en desarrollo.
¿Cuál fue el objetivo dominante en sus
planes; el mejoramiento de la movilidad
o la optimización de las conexiones de
transporte internacional?
Turhan: Somos, desde luego, muy conscientes de que la ubicación central de nuestro
país le permite desempeñar un papel clave
en la infraestructura de transporte que conecta a Europa, Asia y África. En el campo
del transporte interurbano, cerca del 92% del
transporte de mercancías y del 95% del
transporte de pasajeros se mueve por carretera en Turquía. Es claro, sin embargo, que
necesitamos cambiar el transporte de largas
distancias e internacional de las autopistas, a
líneas marítimas y ferrocarriles. El Comité de
Pictures of the Future
Hacia dónde va la Movilidad | Megaciudad- Estanbul
Cada día, 600 vehículos se suman a los
tres millones ya existentes en las calles de
Estanbul. Los dos puentes del Bósforo
están crónicamente congestionados.
la infraestructura de transporte de Estanbul
(ver Pictures of the Future, Otoño 2009, p.
72). "Sin embargo, aún hay mucho por hacer
para lograr satisfacer las necesidades de una
ciudad con tantos habitantes", dice Hüseyin
Gelis, CEO de Siemens en Turquía.
El tráfico en Estanbul es muy pesado. Cerca
de tres millones de vehículos atestan sus calles, y otros 600 se suman a ellos cada día. "Los
dos puentes a través del Bósforo están diseñados para manejar 210,000 vehículos al día",
dice Gelis, "pero más de dos veces este nú-
Transporte ha definido un gran número de
metas para el 2023. Uno de los objetivos
más importantes es garantizar la coordinación entre los diferentes medios de transporte, con el fin de crear un sistema de transporte integrado. Adicionalmente, queremos
también pasar el transporte de carga de las
autopistas a los ferrocarriles. Esto no sólo reducirá los costos del transporte, sino que limitará también el daño de las carreteras causado por los vehículos pesados.
Un consorcio está actualmente realizando el proyecto de infraestructura de
transporte más grande en la historia de
Turquía, dentro del marco del modelo de
construir-operar-transfer (BOT). ¿Cuáles
son los beneficios de este modelo?
Turhan: Uno de los proyectos BOT de mayor
prioridad que está siendo implementado
como una sociedad pública-privada, es la autopista Gebze-Orhangazi-Izmir. El proyecto
abarca uno de los puentes de suspensión más
largos del mundo. Nosotros consideramos el
modelo BOT como un instrumento efectivo,
porque acelera el proceso de suministro y reduce los ciclos de inversión.
¿Las tecnologías de manejo del tráfico
hacen parte del futuro de Turquía?
Turhan: No podemos simplemente construir
nuevas carreteras; necesitamos también administrar las redes de carreteras existentes, de
forma eficiente. Con la implementación de
sistemas de transporte inteligentes en nuestras autopistas, esperamos también minimizar
el riesgo de accidentes causados por el hielo,
los bloqueos en las carreteras, la niebla y el
trabajo en las carreteras. Nuestra meta es
crear un total de 17 centros de sistemas de
control de tráfico en toda Turquía.
Pictures of the Future
¿Qué medidas serán prioridad de su
agenda, en el futuro?
Turhan: Aparte de aumentar la capacidad de
transporte de pasajeros y carga de nuestros
ferrocarriles y conseguir su electrificación, estamos planeando la introducción de sistemas
de transporte masivo en 10 ciudades importantes. Estos sistemas serán apoyados por sistemas de transporte inteligentes. Hay muchos
mero, los cruzan. Y cuando estoy atascado en
el tráfico, la bella vista no me sirve de consuelo". Es por eso que hay planes para construir un tercer puente en el norte de Estanbul,
para aliviarle la carga a las dos estructuras existentes. El proyecto, que será terminado en el
2015, está siendo desarrollado sobre la base
de Construir-Operar-Transferir (BOT- BuildOperate-Transfer), que implica la cooperación
entre los sectores público y privado.
"El modelo BOT se está volviendo particularmente popular en el sector del cuidado de
la salud", explica Gelis. El modelo se está empleando en este momento para el proyecto de
infraestructura más grande en la historia de
Turquía: la construcción de un tramo de 420
kilómetros de la autopista entre Estanbul e Izmir. Una de las secciones más importantes de
la autopista será el cuarto puente de suspensión más largo del mundo, el cual se está construyendo en la parte este de Estanbul, y cuya
terminación está programada para el 2015. El
puente, que tendrá tres kilómetros de longitud, conectará los extremos norte y sur del
Golfo de Izmit, reduciendo con ello el tiempo
de viaje a sólo seis minutos.
Siemens será responsable de la tecnología de control de tráfico en este tramo de la
autopista. "Vamos a suministrar la iluminación, la tecnología de transmisión y distribución de energía, los sistemas de deshumidificación y los sistemas para monitorear la
condición de la estructura, al igual que los
más puntos en nuestra agenda. Estos incluyen cobrarle impuestos a los vehículos por las
emisiones que produzcan, incentivando el uso
de biocombustibles de la nueva generación, y
ofreciendo deducciones de impuestos para los
vehículos híbrido-eléctricos o totalmente eléctricos. Queremos también estimular el uso de
vehículos de gas natural y lanzar campañas de
reforestación intensivas a lo largo de las carreteras y de las líneas de ferrocarril. Adicionalmente, planeamos establecer un comité de
coordinación del transporte y del medio ambiente, que esté conformado por organizaciones no gubernamentales representativas, al
igual que por todas las diferentes organizaciones e instituciones involucradas en el negocio
del transporte. Y finalmente, aunque no menos importante, queremos aumentar la conciencia en los usuarios de las carreteras, de
una conducta de conducción amigable con el
medio ambiente. De hecho, pretendemos hacer de estas técnicas una materia obligatoria
en las escuelas de conducción y en el sistema
de educación formal.
Entrevista realizada por Melih Çelik
(editada por Hülya Dagli)
95
Hacia dónde va la Movilidad | Megaciudad- Estanbul
sistemas de vigilancia con video y de llamadas de emergencia", dice Baris Sarac, Gerente de Complete Transportation, de Siemens en Turquía. "El monitoreo y el control
del proceso serán manejos por nuestro sistema SCADA – un programa especializado
que envía toda la información operativa y de
tráfico a un centro de control". Esto permitirá
a los operadores obtener una perspectiva de
la situación actual en tiempo real y responder rápidamente a los accidentes – una característica extremadamente útil en un área
propensa a los terremotos. "Esa es la razón
por la que estamos instalando también sensores sísmicos en ambos lados del puente.
Estos monitorearán la estabilidad de la infraestructura local y transmitirán rápidamente información sobre los componentes
dañados", dice Sarac.
En sus esfuerzos por encontrar otras formas
de aliviar el tráfico crónico de Estanbul, los planeadores de transporte de la ciudad han ampliado también la primera línea de ferrocarril de
la ciudad a un total de 24.9 kilómetros. Esta línea de metro transportó aproximadamente
75.9 millones de pasajeros en el 2011. "Siemens instaló los centros de control y los sistemas de control SCADA en ese proyecto también", dice Hakan Sarac, de la División Smart
Grids de Siemens. Siemens Rail Systems suministró un sistema de control de trenes basado
en la radio, el cual transmite inalámbricamente
la información de la posición de los trenes en
tiempo real a las estaciones receptoras, permitiéndole con ello a los operadores del sistema
aumentar la capacidad requerida en las rutas
de mayor ocupación (ver Pictures of the Future,
Otoño 2010, p. 16).
El cuarto puente de suspensión más largo del mundo
está programado para reducir los tiempos de viaje de
una hora a seis minutos. Sensores sísmicos advertirán
de los terremotos inminentes.
Estos buses pequeños no tienen paradas oficiales; simplemente recogen los pasajeros que los
paran. Estanbul tiene también metro buses en
servicio desde el 2007. En el 2009 estos buses
recibieron el Premio Transporte Sostenible del
Instituto de Transporte y Política de Desarrollo
en Washington D.C. El premio le es otorgado a
los proyectos que reducen las emisiones de gases de efecto invernadero y mejoran la calidad
de vida en las ciudades. Los metro buses son
parte del sistema de Transporte Rápido en Bus
(BRT) que opera en carriles de buses dedicados.
El sistema en Estanbul fue diseñado originalmente para movilizar 400,000 pasajeros por día,
pero la estadística actual indica que está transportando 715,000 personas todos los días.
Kaya está familiarizada con todos los modos
de transporte de la ciudad, porque ella utiliza
como mínimo cinco de ellos para movilizarse
por Estanbul, todos los días. "Yo tomo el dolmus, los ferris, los trenes de pasajeros, los tranvías aéreos y, finalmente, los buses de la ciudad", dice ella con cierta molestia. En este
momento, ella está en un bus, después de ha-
Funiculares subterráneos (izquierda), metros
Túneles Profundos. Cerca de €900 millones están siendo invertidos en el Túnel Eurasia, otro proyecto de referencia de BOT. La
planeación empezó en el 2011. El túnel de
dos pisos, que se terminará en los próximos
cinco años, tendrá 5.4 kilómetros de largo y
correrá directamente debajo del Bósforo. Se
espera que aproximadamente 75,000 carros
pasen a través de él todos los días, después
de su inauguración.
Estanbul tiene algo de experiencia inicial
con los túneles. Antes de que se inicie la construcción del Túnel Eurasia, trenes estarán cruzando el Bósforo en el 2013 a través del Túnel
Marmaray. De la longitud total del túnel de
13.6 kilómetros, 1.4 kilómetros correrán debajo del Bósforo. Según los últimos planes,
este túnel transportará aproximadamente
70,000 pasajeros por tren por hora, en cada
dirección, donde el viaje debajo del estrecho
durará cuatro minutos. El túnel es a prueba de
terremotos, y su profundidad de 56 metros lo
convertirá en el túnel más profundo de su tipo
en el mundo.
96
subterráneos y metro buses son algunas de
las soluciones que Estanbul ha escogido.
Mucho más se podrá esperar para el 2023.
Las autoridades municipales de Estambul se
han fijado la meta de ampliar la longitud de la
red ferroviaria urbana; de sus aproximadamente 150 kilómetros actuales a aproximadamente 640 kilómetros en el 2016. En ese
punto, según el Alcalde de Estanbul Kadir Topbas, el número de pasajeros habrá aumentado
de aproximadamente 1.4 millones de hoy a
siete millones – y esta cifra se espera que aumente a más de 10 millones en el 2023.
La expansión de las redes ferroviarias de la
ciudad requerirá de muchos trenes adicionales. Según la asociación Trade & Invest de Alemania, la ciudad necesitará adicionar 3,200
tranvías y vagones de metro a su inventario
actual de aproximadamente 400, en los siguientes 15 años.
También muy populares en Estambul son los
taxis compartidos, conocidos como "dolmus".
ber llegado a la parte europea de Estanbul en
ferri. La ciudad ha invertido cerca de $14.5 billones en su infraestructura de transporte desde
el 2004. Según el gobierno, esa cifra representa
más del 50% de su presupuesto total. Los planeadores de transporte están buscando ahora
construir una vía férrea de suspensión de 47.8
kilómetros. Hay planes también para crear un
centro de llamadas para los conductores de taxis, para reducir el número de taxis vacíos en
las calles. De hecho, los últimos estudios demuestran que cerca del 60% de los 18,000 taxis
en las callas de Estanbul no tienen pasajeros en
ningún momento.
Las autoridades municipales tienen todavía
mucho por hacer para alcanzar sus metas. Esa
es una de las razones por las cuales el bus repleto de Kaya, está todavía recorriendo las congestionadas calles. A veces le toma a ella hasta
dos horas viajar unos 10 kilómetros hasta su
destino. Es algo bueno que ella esté asistiendo
a su curso de yoga. Por lo menos podrá relajarse
antes de viajar de regreso a casa.
Hülya Dagli
Pictures of the Future
Hacia dónde va la Movilidad | Metro de Santo Domingo
En promedio, las personas que toman el
metro se ahorran más de una hora de
viaje todos los días, y colectivamente
reducen las emisiones diarias de CO2 en
70 toneladas en el proceso.
del Sector Infrastructure and Cities de Siemens. "La línea de metro que estamos actualmente terminando es una alternativa real y
una solución orientada al futuro para los trancones de tráfico de Santo Domingo". En promedio, las personas que toman el metro se
ahorran más de una hora de viaje cada día, y
colectivamente reducen las emisiones de CO2
diarias en 70 toneladas en el proceso, según
los cálculos oficiales.
En su proceso de licitación internacional, la
asociación del metro, de propiedad estatal, solicitó que las compañías competidoras incluyeran una propuesta de financiación convincente
en sus ofertas. "Nosotros sugerimos financiación que incluyera una agencia de crédito de
exportación. El paquete de ofertas completo
de Siemens, incluido el producto, el precio y la
financiación, sobrepasó finalmente las expectativas del cliente", dice Silke Kleemann de Siemens Financial Services (SFS). Una agencia de
crédito de exportación, o ECA, en resumen,
asegura a los proveedores de bienes y servicios
– en este caso a Siemens – al igual que a los
bancos, contra la quiebra.
Este tipo de agencias ofrece un tipo de red
de seguridad a los proveedores y a los bancos
pectivas ECAs, al igual que una empresa de República Dominicana. "Era muy difícil satisfacer
los requerimientos de tres ECAs, cuatro bancos
y tres contratos de financiación, por lo cual al final, las mismas condiciones relevantes fueron
incluidas en cada contrato de préstamo", dice
Kleemann. Así fue como el 80% de los €166 millones requeridos para el proyecto fueron financiados. El cliente pudo poner el 20% restante.
La financiación ECA le ha ayudado a Siemens a financiar otros proyectos ferroviarios
también. Los ejemplos incluyen trenes eléctricos para los ferrocarriles estatales de Bulgaria,
trenes de alta velocidad en Rusia y la electrificación de las redes ferroviarias locales en Indonesia. Los trenes de Rusia fueron financiados
con cerca de €300 millones, de los cuales €250
millones fueron cubiertos por la aseguradora
de crédito Euler Hermes.
La responsabilidad de construcción de las
vías, el sistema electromecánico, incluida la automatización, y el sistema de comunicaciones
de la línea 2 le fue dada al consorcio Eurodom.
Siemens suministró la tecnología de señalización y control, que incluía el control automático
del tren, y el sistema de control de la operación.
Siemens también realizará el mantenimiento de
Conexión Caribeña
Las infraestructuras de
transporte público en el Caribe
deberán volverse más
eficientes. Siemens ayudó a
Santo Domingo a construir su
metro, y también a financiarlo.
Playas llenas de palmeras y selvas profundas – y ni un alma a la vista. Así es como uno
se imagina a República Dominicana, cuando se
toma el sol entre el océano Atlántico y el Mar
Caribe. Pero la isla no es para nada desierta.
Cerca de 10 millones de personas viven aquí;
casi la tercera parte de ellas en su capital, Santo
Domingo. Hasta hace un par de años, taxis
compartidos abarrotados y minibuses transitaban por las estrechas calles de la ciudad. La solución considerada por los planeadores de la
ciudad fue una red de metro.
Siemens participó en la construcción de la
primera línea de metro de la ciudad, la cual entró en servicio en el 2009, y desde el 2010 ha
contratado al consorcio "Eurodom" para la
construcción de la segunda línea. "El consorcio
está conformado por empresas alemanas,
francesas, dominicanas y españolas", dice Miguel Berrozpe, el director técnico del proyecto
Pictures of the Future
que están, por lo general, localizados en naciones industrializadas pero que tienen clientes en
el extranjero, en particular si están en mercados emergentes y en países en desarrollo. Así
es como el acuerdo funciona: Siemens firma
un contrato de proveedor con un cliente como
la República Dominicana, que no tiene recursos financieros para pagar en efectivo. Pero los
bancos no otorgarán créditos a largo plazo a
los países en alto riesgo, sin tener más seguridad. La solución es encontrar financiación
apropiada mediante ECAs, las cuales asumen
hasta el 95% del riesgo de quiebra.
De esta forma, el banco sólo asume el 5% del
riesgo. Le expide un crédito a Siemens por el
proyecto, y el cliente paga el crédito en cuotas
– en este caso, en un periodo de 10 años. Si el
cliente no cumple, la ECA interviene. Los proveedores de este proyecto fueron empresas de
Francia, España y Alemania, junto con sus res-
la línea del metro durante los primeros tres años
de su operación.
La nueva línea va desde los suburbios occidentales de Santo Domingo hasta los barrios
densamente poblados, a lo largo del río Osama.
Hay planeadas algunas extensiones en ambas
direcciones, incluida una hacia el Faro de Colón,
que lleva el nombre del hombre que descubrió
la "perla de las Antillas", el 5 de diciembre de
1492. Un boleto de metro cuesta actualmente
20 pesos dominicanos (aproximadamente medio dólar) – o dos terceras partes del precio de
un viaje en un taxi compartido congestionado,
que puede tomar fácilmente dos horas para llegar al centro de la ciudad durante la hora pico.
La demanda es, por lo tanto, muy alta. "Para el
2014 esperamos tener cerca de 250,000 pasajeros al día en ambas líneas", dice Berrozpe. Es
más, se está planeando ahora la construcción
de cuatro líneas más.
Silke Weber
97
Hacia dónde va la Movilidad | Transporte Público en Asia
Bangkok está ampliando su sistema de
transporte público. La primera etapa fue
completada en 1998, cuando el Skytrain de
Siemens entró en servicio.
Un Cuento
de Dos
Ciudades
Bangkok y Kuala Lumpur, dos de
los centros de comercio de más
rápido crecimiento de Asia, se
están preparando para el futuro
con nuevas redes de transporte
público. Siemens está ayudándoles, de muchas formas.
98
Los policías de tránsito en Bangkok llevan
tijeras especiales para cortar los cordones umbilicales de los cientos de bebés que nacen en
las calles de la ciudad cada año, de mujeres que
entran en trabajo de parto, en su camino hacia
el hospital. Esto no es sorprendente, teniendo
en cuenta las calles notoriamente congestionadas de la capital Thai. Millones de carros circulan uno contra otro, muy pegados, en las calles
que alguna vez fueron canales. A estos se les
unen tuk-tuks, o jinrikishas, y mototaxis que ondean entre las interminables líneas de carros.
Si no fuera por el transporte público, el sistema de tráfico habría colapsado hace mucho
tiempo. Hay siete millones de vehículos registrados aquí, en un área con una población de
11 millones de personas. Un factor que ayuda
a prevenir el peor escenario, es el Skytrain. Este
fue terminado por Siemens en 1998 y corre sobre las congestionadas calles en un viaducto
cuya altura fluctúa entre 12 y 30 metros (ver
Pictures of the Future, Primavera 2006, p. 26).
Durante las horas pico el Skytrain, un emblema
de Bangkok, opera a intervalos de 2 minutos.
Cada día transporta más de 600,000 pasajeros
a lo largo de dos líneas que van desde el centro
de Bangkok al norte, sudeste y suroeste, prestando servicio a 32 estaciones. Siemens está
construyendo ahora 35 nuevos vagones para
el Skytrain.
Las economías de las principales ciudades
asiáticas, como Bangkok y la capital malaya,
Kuala Lumpur, están creciendo anualmente al
6% aproximadamente, lo cual las coloca entre
las potencias económicas del continente. Pero
hay una desventaja. Aunque la velocidad promedio del tráfico en el centro de Bangkok, tomando en consideración buses, carros, ciclomotores y taxis, ha aumentado de menos de 10
kilómetros por hora, en las horas pico en 1998,
a 18 kilómetros por hora hoy, ésta es todavía
dolorosamente lenta. Y podría empeorar, dado
que el Banco Mundial predice un aumento del
60% en el número de Thais que vivirán en las
áreas urbanas en el 2050.
"Necesitamos un transporte público rápido
y confiable, con bajo consumo de combustible
para proteger el medio ambiente de forma más
efectiva y mejorar nuestra calidad de vida", dice
Teerachon Manomaiphibul, Vicegobernador de
Bangkok. "Nuestra meta es aumentar el uso del
transporte público de su nivel actual del 40%,
al 60% para el 2021". Con esto en mente, los
planeadores de tráfico de la ciudad desarrollaron el "Plan de Desarrollo del Transporte Masivo
de Bangkok" en 1994. El plan incluye más de
una docena de nuevas líneas de metro y trenes
rápidos, algunas de las cuales van a correr a lo
largo de las calles bien congestionadas de Sukhumvit y Silom, con el fin de reducir su con-
Pictures of the Future
Hacia dónde va la Movilidad | Transporte Público en Asia
gestión. El plan ha sido revisado varias veces,
pero su método básico sigue siendo el mismo.
El primer logro importante del plan fue el
Skytrain. Siemens ha operado en Tailandia por
110 años, y ahora es, no sólo un proveedor
sino, un socio con más de 1,200 empleados,
400 de los cuales son responsables del montaje
y mantenimiento de los trenes de Bangkok. Siemens se ganó también el contrato para el primer metro de Bangkok, la Línea Azul, que fue
terminada en el 2004 después de sólo 28 meses de cooperación con una compañía de construcción Thai. La línea, que transporta 210,000
pasajeros al día, corre en un semicírculo debajo
de las arterias de tráfico más congestionadas.
Construirla no fue una tarea fácil, porque Bangkok descansa en una depresión a lo largo del río
Chao Phraya. "Los ingenieros tuvieron que garantizar que no ingresara agua al túnel, especialmente durante la estación lluviosa", dice el
experto en trenes Katrat Upayokin, quien maneja Siemens Rail Systems en Bangkok.
Kuala Lumpur: Importante Expansión Ferroviaria. Siemens es, no sólo un importante
socio de negocios de la ciudad; es también un
buen ciudadano corporativo. Por ejemplo, durante las fuertes inundaciones de noviembre de
2011, los empleados de Siemens ayudaron a
evitar que la ciudad se hundiera en un caos, al
mantener los sistemas de trenes funcionando
perfectamente. Estos miembros del staff se
mantuvieron alerta, listos para entrar en acción
si la capital tenía que ser evacuada. En el momento, Siemens está apoyando al gobierno
Thai con su esfuerzo para desarrollar planes de
estudio para los programas de ingeniería de trenes, en las principales universidades del país.
"Nuestros socios contractuales en Bangkok están siempre muy interesados en nuestra asesoría", dice Mathias Becker, Jefe Ventas en Tailandia. "Ellos están preocupados principalmente
por sus problemas técnicos, desde luego, pero
también buscan nuestra experiencia en la planeación del transporte".
desde el este hasta el sur, y la Línea Ampang va
desde el norte hasta el este. Sin embargo, no
se han construido otras líneas desde 1998, con
excepción de la KL Monorail y la Conexión Férrea Expresa (ERL) con el Aeropuerto Internacional de Kuala Lumpur. Como resultado, la ciudad de 1.6 millones de habitantes (más de
cuatro millones en la región) tiene el número
más bajo de kilómetros de vías férreas por habitante, en Asia.
Al igual que en Bangkok, la permanente
congestión de tráfico en Kuala Lumpur ha producido una necesidad urgente de ampliación
de la red de transporte público. Una propuesta
de proyecto del gobierno malayo busca construir más de 100 kilómetros de nuevas líneas de
metro para el 2020, que conectarán el centro
de la ciudad con los suburbios. El sistema de
trenes incluirá unos vanguardistas trenes sin
conductor. En el 2012, la Corporación de Transporte Masivo Rápido de Kuala Lumpur ordenó
58 trenes Inspiro de Siemens y comisionó a la
La Conexión Férrea del Aeropuerto de Bangkok
Siemens construyó también la Conexión Férrea del Aeropuerto de Bangkok, la cual fue terminada en el 2010. Los carros, con clima controlado, de la línea transportan 45,000
pasajeros al día entre el área del centro y el Aeropuerto de Suvarnabhumi, a 28 kilómetros de
distancia. Las tres líneas férreas de Bangkok se
conectan en varias estaciones, lo que hace los
traslados más rápidos y sencillos. Estos proyectos de transporte público están ayudando a la
ciudad a ampliar su infraestructura en línea con
el rápido crecimiento (ver Pictures of the Future,
Primavera 2011, p. 11).
La red de transporte público de la ciudad
está todavía en crecimiento. Por ejemplo, ocho
billones de euros adicionales se invertirán en
la expansión, en los próximos cuatro años. La
red tendrá eventualmente hasta 10 líneas y su
longitud total será más del doble. El plan
maestro actual busca construir 18 nuevas líneas para el 2029. "Si todo sale según lo planeado, Bangkok tendrá uno de los mejores sistemas de transporte público locales en Asia",
dice Marc Ludwig, Jefe de Ventas de Asia-Pacífico de la División Mobility and Logistics de
Siemens.
Pictures of the Future
ha transportado cerca de 45,000 pasajeros al
día, desde que Siemens la entregó.
Las tres exitosas líneas férreas de Bangkok
la convierten en modelo para otras ciudades de
Asia, incluida Kuala Lumpur. A comienzos de los
años 80, más de una tercera parte de todos los
viajes en Kuala Lumpur se hacían tomando trenes, buses o taxis. Hoy, el transporte público representa sólo el 20% de todos los viajes en la
ciudad. "Esto, es parcialmente debido a los
grandes subsidios del gobierno a la industria
automotriz malaya, en especial a la marca Proton. No había interés en el transporte público
local hasta hace poco", dice Shariman Zain Yusuf, de la División Mobility and Logistics de Siemens, en Malasia. Hoy, todo hogar en Kuala
Lumpur tiene dos vehículos en promedio, casi
la misma cantidad que en los Estados Unidos.
"Pero no hay espacio para nuevas carreteras,
por lo que necesitamos desesperadamente invertir extensivamente en el transporte público
local", añade Yusuf.
En 1998 Kuala Lumpur construyó dos líneas
férreas urbanas automatizadas para los Juegos
de la Mancomunidad. La Línea Kelana Jaya va
compañía para construir dos depósitos. En el
2016 estos trenes empezarán a operar en una
nueva ruta de 51 kilómetros, que contactará el
noroeste con el sureste de la ciudad. El pedido
hace parte de un plan de infraestructura importante para reducir la congestión del transporte
y la contaminación en el área metropolitana de
Kuala Lumpur.
Aunque la tecnología no es todavía muy común en Norteamérica, los trenes subterráneos
sin conductor ya están operando en ciudades
europeas como Núremberg, París, Lille y Oslo.
Estos trenes ofrecen una gran ventaja, porque
pueden operar a intervalos más cortos, transportar más pasajeros y son costo eficientes.
"Cuando usted construye un nuevo sistema de
transporte desde el inicio, como lo está haciendo Kuala Lumpur, usted quiere tener tecnología ultramoderna", dice Yusuf. "Naturalmente, la gente tiene que aceptar y utilizar el
sistema, y esto exige que cambien sus viejos
hábitos. Pero tengo confianza de que esto pasará, porque los habitantes han aceptado las líneas que han sido construidas. A nadie le gusta
sentarse en el tráfico por horas".
Hubertus Breuer
99
Hacia dónde va la Movilidad | Entrevista
¿Puede mencionar algunos ejemplos de
transporte sostenible que hayan sido
comprobados en la práctica?
Dalkmann: : Hay muchos buenos ejemplos
en todo el mundo, como el Transporte en Bus
Rápido (BRT) y el carro compartido. El BRT
hace uso de carriles de bus dedicados, que superan la congestión del tráfico y le dan tratamiento preferencial a los buses en intersecciones señalizadas. Cuando estamos hablando de
movilidad sostenible tenemos que tener en
mente el sistema entero. Me gustaría mencionar a Copenhague como un buen ejemplo. En
1947 la ciudad desarrolló la visión de cómo
quería crecer, de acuerdo a un plan de desarro-
Robin Chase, 54, es fundadora y CEO de Buzzcar, una
empresa que une a los propietarios y a los conductores de
carros, en el mercado del carro
compartido. Chase es también
fundadora y CEO de GoLoco,
una comunidad de carro compartido en línea, y de Zipcar, la
compañía de carro compartido
más grande del mundo, la
cual recibió hace poco una
oferta de Avis. Ella está en la
Junta del World Resources Institute, el Comité Asesor Nacional para la Innovación & el Espíritu Empresarial del
Departamento de Comercio
de EE.UU., y el Comité Asesor
del Foro de Transporte Internacional de la OECD. Chase dicta
muchas conferencias y ha recibido muchos honores, incluidos los premios "Las 100 Personas más Influyentes de
Time", "50 Innovadores más
Rápidos de Fast Company", y
"Los 10 Diseñadores Más Importantes de BusinessWeek".
Chase se graduó con honores
en Inglés, Francés y Filosofía
del Wellesley College, tiene un
MBA de la Escuela Sloan de
Administración del MIT y fue
Becaria Loeb de la Universidad
de Harvard.
100
más divertida, más conveniente y más costo
efectiva de utilizar un carro, es con un carro
compartido. Me gustaría hacer énfasis en la
idea del "consumo colaborativo" – en otras palabras, al compartir, usted está haciendo un
mejor uso de los recursos. Primero, los carros
son utilizados sólo 2 de 24 horas en promedio, y en la mayoría de los viajes tenemos 3 sillas vacías disponibles. Segundo, usted tiene
que escoger un carro que se ajuste a las necesidades de cada viaje específico. Tercero: usted tiene acceso a una flota de carros parqueados en todas partes, y no sólo en frente
de su propia casa. Finalmente, el mantenimiento es problema de otro. Un paso más
Una Necesidad: Soluciones
Holísticas para las Ciudades
llo orientado al transporte. Adicionalmente,
Copenhague ha establecido la bicicleta como
el modo de transporte clave. Pero lo más importante, la tierra que rodea el sistema de
transporte masivo es densa, de uso mixto y
muy accesible. Desde los años 70's, Copenhague ha sido reconocida como una ciudad modelo, donde el transporte público y el uso de la
tierra van de la mano.
Chase: Tenemos diferentes necesidades de
transporte, dependiendo de nuestra edad y
del objetivo de cada viaje. Si pensamos en los
dos extremos, Houston versus un pueblo africano muy rural, los dos utilizan un solo medio, es decir, en Houston todo se hace en carro y en el pueblo africano todo se hace a pie.
La diversidad de opciones es la mejor solución. Hay viajes que se realizan mejor a pie,
hay viajes apropiados para la bicicleta, para la
motocicleta, para los carros compartidos pequeños y para los carros compartidos grandes, para el metro, etc. – cada uno de estos
modos tiene un lugar, basado en mis necesidades de movilidad. Yo camino cuando el recorrido es menor a 1 km; entre 1 y 3 ó 4 km
utilizo la bicicleta; para más de 4 km tomo el
metro, y para más de 10 km utilizo el carro. Si
estoy viajando con un grupo de personas, o
con niños pequeños, mis necesidades cambian y el transporte que mejor se ajusta a mis
necesidades podría cambiar también.
Los analistas predicen un gran crecimiento del carro compartido. ¿Es allá hacia donde vamos?
Chase: Eso espero! Necesitamos convencer a
los habitantes de las ciudades de que la forma
adelante es compartir el carro de "igual a
igual", un ejemplo del cual es Buzzcar
(www.buzzcar.com). Aquí, los propietarios de
carros pueden compartir sus propios carros
con otros usuarios. Esto puede reducir también el número de carros necesarios para satisfacer a una población determinada – y reduce dramáticamente el número de carros
parqueados, que obstruyen las calles de nuestras ciudades. Luego, la gente que comparte
el carro está actuando sosteniblemente, tiene
una experiencia de conducción de mayor calidad, y son financieramente inteligentes.
¿Cómo podemos reducir la necesidad de
movilidad en las ciudades en el largo plazo?
Chase: Cuando las ciudades se hacen más
grandes con la industrialización, los sitios
donde vivimos están separados de los sitios
donde trabajamos. Esta es la razón por la cual
ahora tenemos que viajar más tiempo. Ahora
entendemos que la diversidad de las geografías densas, cerradas y de uso mixto es lo que
nos sirve mejor. Miremos a París, donde he vivido en los últimos dos años. Aquí, casi todo
lo que necesito se puede encontrar en un área
de dos cuadras!
Dalkmann: Estoy de acuerdo, necesitamos
pensar en soluciones basadas en la accesibilidad y en la proximidad. De otra parte,
cuando miramos las economías emergentes,
vemos muchos tugurios. En Rio de Janeiro
habrá un rediseño de algunas de estas áreas
para los Olímpicos. La pregunta es cómo se
desarrollarán. Si ofrecemos espacio público,
ambientes para caminar y montar en bicicleta, y acceso al transporte público, fomen-
Pictures of the Future
Hacia dónde va la Movilidad | Entrevista
taremos la movilidad sostenible. Si simplemente construimos carreteras, nos enfrentaremos al aumento del tráfico.
La congestión urbana es un problema
mundial. ¿Cuáles políticas tendrían éxito
en hacer el transporte más sostenible?
Dalkmann: El costo del transporte tiene
efectos. Por ejemplo, los altos precios de los
combustibles y los impuestos influencian el
uso del carro. Segundo, los marcos de inversión influencian la toma de decisiones de las
ciudades, en relación con soluciones sostenibles. Por ejemplo, India invertirá probablemente $300 billones en infraestructuras urbanas, como transporte rápido en bus y
metros, en los próximos 20 años. Programas
nacionales similares para apoyar el transporte masivo y el desarrollo urbano sostenible se han implementado en China, Brasil y
México. Tercero, necesitamos ayudar a las
ciudades a conseguir su propia financiación,
por ejemplo, a través de sistemas de peajes
en la ciudad y del manejo de los parqueaderos. Esto le permite a las ciudades invertir en
un mejor transporte público. Ejemplos de
esto son Singapur y Londres, con sus peajes
por congestión. La clave es tener una política
de transporte que utilice el transporte masivo, e incorporar esta política a la planeación espacial urbana en una etapa temprana.
Chase: Me gustaría reducir los subsidios para
conducir y parquear. Podríamos complementar también los esfuerzos descritos por Holger
adicionando incentivos extra, como abolir las
tarifas de parqueo para los carros compartidos
y/o reducir los impuestos para los propietarios
de carros que compartan sus carros.
¿Cómo podemos hacer el uso del transporte público más atractivo?
Dalkmann: Las nuevas comunidades surgen
desconectadas de las ciudades y de la infraestructura que permite el acceso físico a los
bienes básicos, servicios y trabajos. El conjunto de proyectos de la "Última Milla" se centra en cómo las personas hacen ese tramo final de su viaje, y se conectan con los ejes o
estaciones de transporte. Nuestra organización, EMBARQ, trabaja con las comunidades
para integrar estos modos de transporte de la
última milla. Estos incluyen establecer y ampliar los carriles para bicicletas y zonas peatonales, estimular el uso compartido de la bicicleta, y ofrecer apoyo a ideas de negocios
innovadoras, como los servicios del bici-taxi.
Chase: Muchas personas buscan el carro
como solución para el problema de la última
Pictures of the Future
milla. Pero estos son muy costosos y extremadamente difíciles de implementar logísticamente, porque la mayor parte del viaje es en
una dirección, siguiendo trayectos pico. Construir áreas de vivienda densas, cerca del transporte masivo es importante, ofrecer rutas seguras para caminar y usar la bicicleta es
importante también. Este es también el lugar
ideal para los vehículos autónomos, de los
que todo el mundo habla. Los veo desempeñando un rol como vehículos compartidos, en
las situaciones de la última milla.
¿Qué potencial tienen las tecnologías de
información y comunicación (ICT) para
ayudar a resolver este problema?
Dalkmann: Gracias a las ICT, las personas
ahora tienen información al instante sobre las
mejores rutas y medios, de la congestión, de
la disponibilidad de parqueo, del próximo bus
y muchos otros datos. Por ejemplo, la autoridad de tránsito de Boston coloca a disposición
información en tiempo real sobre su flota de
vehículos, y los desarrolladores de la movilidad rápida han publicado ya aplicaciones en
línea, que presentan a los pasajeros información en tiempo real sobre las salidas del siguiente bus y las rutas. Los sistemas de tarjetas inteligentes modernos como el de
Hannover, Alemania, ofrecen servicios de movilidad completos del transporte público local
y regional para compartir carros y taxis. El
control centralizado ayuda a los administradores del tráfico a responder mejor a la congestión y a ofrecer información a los usuarios. Los
conductores de buses y los operadores de trenes son capaces de cumplir mejor con las frecuencias programadas, e incluso los vehículos
se conectan a los semáforos para conseguir
prioridad. La clave de la ICT es, nuevamente,
métodos holísticos e integrados.
Chase: Es gracias a la ICT que podemos compartir todo tipo de cosas. Es fácil encontrar, reservar y pagar por pequeños grupos de servicios. Los nuevos sistemas de calificación y las
redes sociales ayudan a solucionar los problemas de confianza. La tecnología, la Internet, la
transmisión inalámbrica de información, y las
aplicaciones son las que hacen todo esto posible – a bajo costo y sin mucho esfuerzo.
¿Cuál es su visión de la forma en la que
viajaremos en el futuro?
Chase: Vehículos multimodales y compartidos.
Dalkmann: Vehículos multimodales y compartidos, complementados e integrados con
medioambientes urbanos densos, de uso
mixto y accesibles.
Entrevista de Andrea Frost.
Holger Dalkmann, 42,
tiene 15 años de experiencia
en el campo del transporte,
la sostenibilidad y el cambio
climático. Se vinculó al
World Resources Institute
(WRI) en Washington D.C. en
el 2011 como director de su
programa EMBARQ, el cual
cataliza soluciones de transporte, amigables con el medioambiente y financieramente sostenibles, para
mejorar la calidad de vida en
las ciudades. Recientemente, fundó la "Iniciativa
Reduciendo la Brecha", y cofundó la Sociedad sobre
Transporte Bajo en Carbono
Sostenible (SLoCaT). Dalkmann publica frecuentemente en revistas académicas y en publicaciones
importantes. Es el autor
principal del capítulo de
transporte del Green Economy Report del Programa
Medioambiental de Naciones Unidas. Dalkmann se
graduó de la Universidad de
Trier, Alemania, donde recibió un Máster en Geografía.
101
Hacia dónde va la Movilidad | Tiquetes Electrónicos
Un e-ticket, del tamaño de una tarjeta de
crédito, permite a los pasajeros utilizar
flexiblemente todos los medios de
transporte. La solución inicial se está
utilizando ya en Lisboa (derecha).
Solución en una sola Parada
En un esfuerzo por hacer el transporte público más
atractivo, los investigadores están desarrollando
conceptos que simplifican el uso de los tiquetes. Las
soluciones incluyen la introducción de chips de
identificación de radiofrecuencias sin contacto, que
ofrecen acceso a los diferentes medios de transporte.
Una situación conocida. Usted está parado
en una máquina de tiquetes de tren o bus en la
mañana, camino a su trabajo y no tiene suficiente cambio, depronto tiene suficiente dinero
pero está confundido, porque no sabe si comprar un solo tiquete, un tiquete para el día, o un
tiquete para una zona de cualquier tipo, o un tiquete multi-zona. Adicionalmente, usted podría
estar tratando de decidir si sería más rápido
tomar un bus o un tren. Eso ya es suficiente
para volverlo loco.
Afortunadamente, la ayuda está en camino,
en forma de un tiquete electrónico (e-ticket)
que liberará a los pasajeros del transporte público de buscar cambio y que busca hacer los
buses y los trenes una alternativa atractiva
frente a los carros. El beneficio clave del sistema
de e-ticket es el hecho de que incluye lo último
en tecnología, y calcula automáticamente la tarifa correcta.
La única cosa que los pasajeros necesitan es
una tarjeta plástica – y Siemens ya la ha de-
102
sarrollado. Equipada con un chip de identificación de radiofrecuencia integrada (RFID) que
permite ser identificada por medio de ondas de
radio, la tarjeta es también intermodal, lo que
significa que se puede utilizar para los diferentes medios de transporte, e interoperable, o sea
que será aceptada por las diferentes empresas
de transporte y los proveedores de servicios
asociados. En otras palabras, los e-tickets son
un tipo de solución de una sola parada – comprados en una sola ventanilla; todo lo que un
viajero necesita para viajar por la ciudad o para
hacer uso de una red de transporte regional, sin
importar cuántas veces ellos cambien de
modos de transporte o de operadores.
Siemens está realizando constantemente investigación sobre conceptos que ayuden a
hacer un viaje amigable para el usuario, y ha
desarrollado varias soluciones de tiquetes que
hacen este tipo de viajes una realidad. La compañía portuguesa de trenes Comboios de Portugal, por ejemplo, tiene ahora una solución de
e-ticket. Siemens suministró la tecnología de
control de acceso al sistema y el software base
para la conexión en red interoperable con
OTLIS, una empresa de transporte regional con
sede en Lisboa. Cada viaje individual es registrado cuando el pasajero pasa su tarjeta inteligente por un lector, cuando ingresa o sale de
un bus o tren. Este principio de control de acceso es conocido como sistema de entrada-salida (CiCo, por sus iniciales Check-in,
Check-out).
Pero los e-tickets pueden hacer mucho más
que eso. Por ejemplo, la tarjeta inteligente de
Siemens incluye también una función basada
en radio, que elimina el problema de tener que
sacarla del bolso o de la billetera. Conocido
como sistema estar-adentro/estar-afuera (BiBo,
be-in/be-out), la tecnología podría hacer posible el siguiente escenario en pocos años: un pasajero con una tarjeta inteligente en su bolsillo
o mochila, entra a un bus o tren. La tarjeta es
registrada automáticamente, sin que el pasa-
Pictures of the Future
Hacia dónde va la Movilidad | Tiquetes Electrónicos
quien es responsable de e-tickets en Siemens
Suiza. No se requieren pagos en efectivo. "Los
pasajeros pueden escoger entre el débito directo de su cuenta bancaria, el pago con tarjeta
de crédito o un e-ticket prepagado", explica
Kalbermatter. "La opción de prepago les ofrece
la ventaja de no tener que registrar ninguna información personal".
jero tenga que hacer nada. El sistema de monitoreo espacial de Siemens que hace esto posible, está compuesto por un lector y un
minicomputador, conocido como BiBo Gateway. El lector, que está montado en el techo del
vagón del tren o bus, incluye antenas que capturan las señales de la tarjeta inteligente y realizan comunicación inalámbrica con el BiBo. La
tarjeta inteligente es registrada repetitivamente
por medio de ondas de radio durante el viaje.
Cada vez que el pasajero deje el vagón del
tren o el bus, el sistema termina automáticamente el viaje de esa tarjeta. El Portal BiBo recolecta y encripta la información –la distancia
viajada, las transferencias entre clases, las interrupciones del viaje – y luego la comprime y
la envía al software del sistema. Allí, a la información le es asignada una cuenta del cliente y
se calcula la tarifa más baja posible. "Es exactamente este aspecto – el cálculo y la facturación correctos – lo que representa el mayor
reto para el sistema", dice Marcel Kalbermatter,
Pictures of the Future
¿Líder Mundial en E-ticket? El país de origen
de Kalbermatter, Suiza, podría pronto convertirse en el pionero del e-ticket. Hace más de 10
años, como parte de un programa llamado Viaje Fácil (ver Pictures of the Future, Primavera
2004, p. 24 y Otoño 2005, p. 23), se realizaron
pruebas iniciales del viaje en transporte público
sin efectivo. El sistema funcionó bien y demostró ser además confiable, pero el costo de implementar el método BiBo fue muy alto. Hoy,
sin embargo, la tecnología está más avanzada.
Como resultado, la compañía de trenes SBB y
el Sindicato de Transporte Público de Suiza,
planean introducir un solo tiquete electrónico
para reemplazar todos los tiquetes convencionales en el 2017. "Siemens está ahora haciendo arreglos para conseguir la aprobación del
sistema", dice Kalbermatter. "Si tenemos éxito
en introducir el principio BiBo en Suiza, el país
se convertirá en líder en e-ticket".
La tecnología de e-ticket de Siemens ha sido
constantemente mejorada. "La tecnología se ha
vuelto más barata, por lo que ahora estamos
calculando sólo una fracción del costo que veíamos hace apenas unos años", dice Kalbermatter, quien trajo el concepto de Viaje Fácil a
Suiza. Una razón para la reducción sustancial
en los costos es que los costosos cables de
Ethernet que previamente se utilizaban han
sido reemplazados ahora por comunicaciones
inalámbricas seguras. La tecnología RFID se ha
establecido bien, y los dispositivos de lectura y
los chips son mucho menos costosos.
El e-ticket le ofrece también a las empresas
de transporte público un beneficio clave porque reduce los costos operativos. Por ejemplo,
la información sobre el número de pasajeros y
los tiempos de viaje pico que el e-ticket ofrece
se puede utilizar para optimizar las flotas.
Según las estadísticas derivadas de la tarjeta
Oyster utilizada en el sistema CiCo de Londres,
el e-ticket puede reducir significativamente el
número de fabricantes de tiquetes falsos que
engañan al sistema, y evita también en gran
medida que la gente compre el tiquete erróneo. Además, las empresas de transporte público de Londres han visto reducir sus pérdidas
por ingresos del 4.5% en el 2003 al 1.5% en el
2007, lo cual se traduce en ganancias adicionales de casi 47 millones de euros. Los tiquetes
necesitan a veces ser revisados, desde luego,
pero en la mayoría de los casos esto se puede
hacer fácilmente pasando la tarjeta chip cerca
de un lector para ver si es válida. El monitoreo
automático de las rutas, los tiempos de viaje y
de la utilización de la capacidad de la ruta
harán posible que las empresas de transporte
reestructuren sus sistemas de tarifas. Por ejemplo, a los viajeros frecuentes se les podrían dar
descuentos, y los pasajeros que viajan durante
las horas no pico podrían ser recompensados
con el fin de mejorar la utilización de la capacidad del sistema de transporte.
Las tarjetas inteligentes no son la única opción para los e-tickets, porque los teléfonos inteligentes se pueden utilizar para comprarlas,
también. Hay límites para las posibilidades de la
aplicación BiBo con los teléfonos, sin embargo.
Por una parte, no todo el mundo tiene el teléfono apropiado para esta tecnología; esto significa que los teléfonos celulares son sólo una
alternativa en el momento, pero no la solución
final. Están también los problemas de protección
de la información, porque los teléfonos móviles
que son utilizados para comprar tiquetes, necesitan permanecer encendidos durante todo el recorrido para se pueda recolectar información de
ellos, cada vez que los teléfonos pasan por una
celda de radio. Todos los movimientos del pasajero en el sistema serán, por lo tanto, registrados.
Las tarjetas inteligentes ofrecen mucho más protección contra la manipulación y el abuso en este
sentido. Sin embargo, los teléfonos celulares son
definitivamente una alternativa viable para el
control de acceso; así lo demostraron soluciones
como Handyticket Deutschland, que fue desarrollada e implementada por la subsidiaria de
Siemens HanseCom y la Asociación de Empresas
de Transporte Alemanas (VDV).
Dos cosas son ciertas, sin embargo: los tiquetes de papel pronto serán cosa del pasado,
y las tarjetas inteligentes serán utilizadas en
otras áreas, aparte del transporte público, en
el largo plazo. "Entre más funciones pueda
usted integrar a una tarjeta inteligente, más
atractiva se volverá", explica Kalbermatter.
"Por ejemplo, usted podría utilizarla para
pagar parqueaderos o para recoger bicicletas
o vehículos en las estaciones de carro compartido y bicicleta compartida. Lo más importante aquí es que todo será pagado a través
de un solo medio y que los usuarios recibirán
sólo una factura al final del mes". Esta configuración llevará el transporte público y personal un paso más adelante. La escasez de
parqueaderos, la congestión del tráfico y la
contaminación del aire son algunos de los
mayores problemas que las ciudades enfrentan hoy – y los tiquetes electrónicos podrían
ayudar a reducir su severidad.
Mirjam Blaum
103
Hacia dónde va la Movilidad | Sistemas Telemáticos
El Pasajero
Perfecto
Trancones repentinos, aceite en el pavimento, un vehículo
averiado en la siguiente curva – las carreteras están siempre
llenas de sorpresas. Pero ¿qué pasaría si todos los vehículos
pudieran compartir información útil sobre las condiciones de la
carretera entre sí, en tiempo real? Eso es lo que se está
estudiando en un proyecto piloto en Viena, Austria.
Fritz Kasslatter ha estado tratando de rebasar
los semáforos por semanas. La idea es pasar las
numerosas luces en la ruta que toma todo los
días, sin tener que parar o frenar, ni siquiera
una vez. Hoy, él no tiene problema para lograrlo. Él ve una luz roja adelante y suelta el
acelerador – pero justo en ese momento, la luz
cambia a verde como por arte de magia y Kasslatter empieza a sonreír. Funcionó otra vez!
Kasslatter no ha tenido que parar ni una vez
por una luz roja.
Su capacidad de movilizarse así de bien por
Viena, un área metropolitana con 2.4 millones
de personas, no tiene nada que ver con semanas de práctica o con un buen sentido cronométrico. En vez de ello, Kasslatter tiene un pequeño asistente digital que continuamente le
suministra información importante sobre la situación actual del tráfico. A primera vista, el
monitor en su parabrisas luce como un dispositivo de navegación ordinario, porque muestra
en pantalla la posición del vehículo, la ruta seleccionada, el tiempo de llegada estimado, y la
distancia que falta por recorrer. Pero cuando su
carro se aproxima a un semáforo, un velocímetro digital aparece repentinamente en la pantalla y una voz femenina dice: "Pasó las luces
104
verdes a 50 km/h", o "la luz roja está punto de
cambiar a verde".
La unidad es como un pasajero virtual, que
sólo habla cuando la situación lo requiere, en
cuyo caso da instrucciones útiles y precisas.
Todo lo que Kasslatter tiene que hacer es ajustar
su velocidad para estar seguro de que no verá
una luz roja durante todo su viaje.
El secreto detrás de este dispositivo, aparentemente sabelotodo, es un sistema compuesto por cientos de cámaras y sensores, algunos de los cuales están incrustados en la vía
como ciclos de inducción. Aquí, ellos recolectan una enorme cantidad de información. Los
sensores pueden determinar cuántos vehículos
hay en la vía, qué tan rápido están viajando,
dónde se han formado trancones o embotellamientos de tráfico, la ubicación de los obstáculos, en qué condiciones está la carretera –
por ejemplo, si hay riesgo de hidroplaneo, o si
hay aceite o hielo en la carretera – y cuándo
cambiarán los semáforos.
Los sensores fueron instalados como parte
del proyecto "Testfeld Telematik", el cual tiene
el respaldo de 14 organizaciones socias y cubre
una ruta de prueba de aproximadamente 45
kilómetros en Viena. El objetivo del proyecto es
ayudar a sentar las bases del futuro de la movilidad, examinando formas de hacer la conducción en las ciudades importantes más segura, más eficiente y más confortable. Los
socios del proyecto creen que este sistema de
movilidad sólo se puede implementar si todos
los vehículos y la infraestructura se pueden comunicar entre sí. Kasslatter es un conductor de
pruebas del proyecto, quien trabaja en el departamento de Corporate Technology (CT) de
Siemens en Austria, donde es responsable de
la comunicación inalámbrica. "Necesitamos cotejar toda la información que está flotando por
allí en nuestras carreteras y comunicársela a los
vehículos", dice él.
Información del Tráfico en Tiempo Real.
Para el Congreso Mundial de la ITS 2012 en
Viena, investigadores de CT y personal de la División Mobility and Logistics de Siemens, desarrollaron un sistema de demostración telemático para las autopistas, comunicación con
los semáforos y recepción en el vehículo. El primero, de un total de 100 conductores, empezó
a evaluar el sistema en vehículos privados en
Viena, en febrero de 2013. Los conductores
aplicaron para participar en las pruebas; a los
Pictures of the Future
Hacia dónde va la Movilidad | Sistemas Telemáticos
Fuente de la imagen: Testfeld Telematik, Vienna
Investigadores en Viena, Austria están evaluando los sistemas de movilidad del futuro.
Un centro de control de tráfico (arriba a la derecha) recolecta la información del tráfico
de las cámaras y de los muchos sensores instalados a lo largo de la ruta. Esta información
es enviada a los vehículos de prueba. Las unidades abordo (izquierda) presentan en pantalla exactamente la información que cada conductor necesita – por ejemplo, qué tan rápido
deberá ir para asegurar una serie ininterrumpida de semáforos en verde.
aceptados les fue instalado un dispositivo de
navegación especialmente equipado. A 3,000
se les entregará una aplicación gratis, desarrollada para utilizarla con los modelos de teléfonos inteligentes más comunes. Los socios del
proyecto empezarán a publicar los resultados
de las pruebas después de que termine el proyecto, en junio de 2013.
Comunicación “Car2X" es el término utilizado por los expertos para describir el intercambio de información entre todos los usuarios de las carreteras, donde "car" hace
referencia también a camiones, motocicletas y
camionetas. "X" representa a los otros vehículos y a la infraestructura de tráfico, como los semáforos y las señales. La información recolectada en Viena es enviada a un centro de
control manejado por ASFINAG, un socio del
proyecto y la compañía que opera la red de autopistas de Austria.
El gran número de recolectores de información del sistema garantiza que los monitores en
el centro de control muestren en pantalla siempre la última información sobre la situación del
tráfico. Mientras que las cámaras entregan imágenes y los sensores monitorean el clima y las
condiciones de la carretera, se recibe informa-
Pictures of the Future
ción también de la disponibilidad de parqueaderos, de las horas de partida del transporte público y de las interrupciones del servicio.
Toda esta información es utilizada para
hacer la conducción más segura y más compatible con el medio ambiente– mediante la reducción del número de accidentes, flujos de
tráfico más suaves, y menores emisiones de
gases de escape. Por ejemplo, supongamos que
un carril de una autopista de la ciudad está bloqueado, debido a un accidente. Las imágenes
más recientes de la cámara muestran que ya se
ha formado un trancón. El centro de manejo
del tráfico envía esta información a todos los
vehículos que están en cercanías. Fritz Kasslatter, quien está manejando su vehículo de pruebas, recibe el mensaje en forma de un punto de
exclamación, que aparece en su unidad abordo.
La unidad cambia automáticamente su ruta
para evitar el trancón de tráfico.
Lo grandioso de esta característica es que
ofrece información más actualizada que la de
los reportes de tráfico de la radio – sin mencionar que está ajustada a las necesidades de cada
conductor. "En algunos casos, los reportes de
tráfico hoy llegan muy tarde y no son lo suficientemente precisos", dice Kasslatter. "Pero en el futuro, todo vehículo servirá también como una
unidad de monitoreo del tráfico y de la congestión, el cual entrega información anónimamente al centro de manejo del tráfico, en
tiempo real. El centro generará un pronóstico
muy rápidamente y utiliza la comunicación
Car2X para enviarla sólo a aquellos vehículos
que puedan verse afectados. En otras palabras,
los vehículos sólo recibirán la información que
ellos realmente utilizan".
Enfoque en la Amigabilidad con el Usuario. Los investigadores que están trabajando
en el proyecto Testfeld Telematik están buscando determinar no sólo qué tan bien funciona la comunicación entre los vehículos y la
infraestructura, sino además cuáles características necesitan realmente los conductores. Una
de sus tareas es garantizar que sólo la información que pueda ser de utilidad para un conductor en un momento determinado, sea presentada. Esta "Internet de Vehículos", que en el
futuro le permitirá a los carros comunicarse directamente entre sí, puede sonar muy lejana,
todavía. Pero el proyecto fue diseñado para demostrar que el Car2X puede, en principio, funcionar hoy. Sin embargo, se necesita cumplir
una amplia gama de requerimientos antes de
que este sistema pueda ser introducido en Europa. Esa es la razón por la que el funcionamiento adecuado de las características telemáticas depende, en gran medida, del número de
vehículos participantes y de los sistemas instalados en la infraestructura de carreteras.
Los carros del futuro transmitirán también
información sobre sí mismos – por ejemplo, de
su velocidad promedio – y de la situación de tráfico respecto a los demás vehículos. Entre más
vehículos, semáforos, sensores y cámaras estén
conectados al sistema de comunicación, más
precisa será la información que será transmitida
y recibida. "Un solo vehículo es suficiente para
medir el flujo de tráfico", dice Kasslatter. "Sin
embargo, si queremos saber dónde está la cola
de un trancón de tráfico, necesitamos tener un
carro debidamente equipado, en ese sitio".
Otro desafío es garantizar que todos los
participantes del sistema, independientemente de la marca o del fabricante, "hablen el
mismo idioma". Varios fabricantes de autos europeos, incluido BMW, Volvo y Volkswagen,
han desarrollado por lo tanto una estrategia
para los sistemas cooperativos. Ellos planean
105
Hacia dónde va la Movilidad | Buses Eléctricos
empezar a ofrecer los servicios iniciales en el
2015. Estos servicios serán transmitidos directamente a los carros vía radio e incluirán información sobre vehículos varados, sitios de construcción e información del tráfico basada en el
sitio. Nada de esto sería posible sin el aporte
de muchos socios adicionales, incluidos los diferentes operadores de la infraestructura y centros de control de tráfico, que en conjunto establecieron el Consorcio de Comunicación
Car2Car, el cual ha estado investigando los sistemas cooperativos desde el 2002. Un éxito
inicial aquí ha sido la asignación sin licencia de
la banda de frecuencia de 5.9 gigahercios para
los servicios relacionados con la seguridad.
Un Mundo de Nuevos Servicios. El consorcio está desarrollando ahora el conjunto mínimo de funciones útiles estándar, que cada
vehículo nuevo necesitará tener. Adicionalmente, será necesario ofrecer estas funciones
a un costo relativamente bajo, incluso sin ampliar el Car2X. Las características más importantes incluirán la transmisión de información
desde las estaciones de servicio de la infraestructura hasta los carros, a través de los centros
de control del tráfico.
Otras funciones, como las que podrían ser
de interés para los conductores de vehículos
eléctricos, se adicionarán más adelante. Una posibilidad sería un sistema que le permita a los
conductores ubicar y reservar un espacio de
tiempo en la estación de recarga más cercana.
También son concebibles servicios que le permitan a los vehículos de emergencia comunicarse con los semáforos, activando así las luces
verdes y minimizando los tiempos de respuesta, mientras que los servicios asociados
estarían designados para hacer que los buses
funcionen de acuerdo al cronograma (ver Pictures of the Future, Primavera 2011, p. 91).
La infraestructura del tráfico tendrá que ser
modernizada también. "Lo primero que estamos haciendo es centrarnos en las arterias
principales de las ciudades", dice Kasslatter.
Para esto, los operadores de las autopistas y los
fabricantes de carros europeos han establecido
una organización conocida como el Grupo de
Ámsterdam para reunir a todas las partes interesadas relevantes y discutir la implementación
de los sistemas Car2X.
La movilidad sería incluso más suave y más
segura si los vehículos pudieran conducirse de
manera autónoma. Si esto pasará o no, dependerá más de la viabilidad técnica – la cual ha
sido demostrada en un sinnúmero de proyectos – que de los costos y de la aceptación del
público. Incluso Kasslatter, después de todo,
admite que recibe algo de carga de sus batallas
diaria con los semáforos.
Nicole Elflein
106
Recargando
el Futuro
Siemens está acelerando el
ritmo de la transición de energía
en el sector del transporte
público de Austria, con dos
proyectos. El primero, involucra
la primera flota de Europa de
buses totalmente eléctricos de
carga rápida, producidos en
masa. El segundo es una
empresa conjunta que
convertirá la electricidad en una
alternativa atractiva frente a la
gasolina para los propietarios de
vehículos.
La parte occidental de Viena, en Austria,
es un barrio tradicional de clase trabajadora e
industrial. Es también el sitio de una de las tres
estaciones de buses operados por Wiener Linien, la empresa que opera gran parte del sistema de transporte público de la ciudad. Las estaciones de recarga de combustible, detrás del
parqueadero, no evocan imágenes de los nuevos conceptos del sistema de accionamiento
del transporte público. Sin embargo, es esencialmente una estación de acoplamiento, del
primero de un total de 12 buses eléctricos (eBuses) que pueden recargar sus baterías desde las
líneas de energía tradicionales.
Viena planea tener dos líneas de buses al
centro que puedan operar exclusivamente con
electricidad en este verano. La conversión de
las líneas internas de la ciudad, las cuales previamente operaban con motores de gas licuado, hace parte de "un proyecto a gran escala
del gobierno de la ciudad, que ampliará aún
más y financiará el sistema de transporte público", dice Anna Reich, vocera de prensa de la
empresa de transporte público Wiener Linien.
Pictures of the Future
Hacia dónde va la Movilidad | Buses Eléctricos
La primera flota en Europa de buses
eléctricos está operando hoy, sin
emisiones, en Viena, Austria.
Nuestra meta es alentar a más gente para
que viaje por la ciudad de una forma amigable
con el medio ambiente", añade Reich. En julio
de 2012, la empresa evaluó varios diferentes
modelos de buses, incluido uno de un fabricante checo y un bus solar producido por una
compañía austriaca. Sin embargo, fue el bus de
servicio regular construido por Siemens, en cooperación con Rampini, el que llegó a la cima.
Rampini es una empresa italiana que ha estado
activa en el sector de buses eléctricos desde
hace bastante tiempo.
Como lo explica Reich, Wiener Linien quedó
particularmente impresionada por el concepto
de recarga rápida desarrollado para el nuevo
bus. Los vehículos de los competidores rivales
requerían un número mucho mayor de baterías, lo que reducía el espacio para los pasajeros,
o eran poco prácticos, debido al uso de energía
solar. El bus de Siemens-Rampini, de otra parte,
obtiene su energía de una red amplia de energía de DC, para tranvías y trenes subterráneos.
Las baterías de litio-ferrita de los buses – una
de las tecnologías de baterías más eficientes
Pictures of the Future
con que se cuenta hoy – son lentamente recargadas hasta su capacidad total durante toda la
noche.
Durante el día, los eBuses están conectados
a la red de tranvías, lo que les permite recargar
sus baterías en 10-15 minutos. Esto puede duplicar la vida de servicio de sus baterías, ya que
la recarga frecuente significa que nunca quedarán completamente descargadas. Gracias a la
combinación de un sistema de accionamiento
sin exhosto y al nivel de integración en la red
de servicio público que es única en Europa, el
nuevo bus recibió el premio EBUS de la asociación de transporte "Forum für Verkehr und Logistik" en octubre de 2012.
Josef Hofbauer, un gerente de proyecto de
Siemens, y Johann Hauswirth, el técnico de
Wiener Linien responsable del proyecto eBus,
están felices de mostrar los dos buses, rojo y
blanco, en el garaje. Los lados de los buses
están adornados con el logotipo de Wiener Linien, al lado del cual aparece el letrero resaltado "electriCity Bus". Hauswirth fue una de las
primeras personas en conducir un eBus en
operaciones de servicio regulares. "Se conduce
como un bus normal", dice él y abre la cabina
del conductor. Además, todo luce normal a primera vista – por ejemplo, hay un freno y un
pedal de "aceleración". Pero una vez el bus se
mueve, usted nota que no es ruidoso, sino que
parece zumbar de una manera placentera. Acelera también suavemente y llega a una parada
muy cómodamente, gracias a sus frenos eléctricos. Hauswirth dice que la mayoría de los pasajeros reaccionaron positivamente frente al
eBus durante sus viajes de prueba, especialmente "la gente mayor, cuyo interés en la tecnología me sorprendió".
La magia técnica del bus se oculta bien adentro. Por ejemplo, su motor AC trifásico de 85 kilovatios de Siemens actúa también como un generador. Específicamente, la energía del frenado,
que normalmente se desperdiciaría en forma de
calor, es alimentada directamente a las baterías.
No hay nada realmente nuevo en este sentido.
Sin embargo, el eBus es especial porque, contrario a la mayoría de los buses de otros fabricantes,
no utiliza un motor diesel para generar energía
– en otras palabras, no es un híbrido (ver Pictures
of the Future, Otoño 2010, p. 31). Hofbauer dice
que el único vehículo comparable con el eBus en
Viena es fabricado por la compañía China. Pero
la tecnología de carga integrada, de Siemens, la
da al eBus la ventaja. "No existe nada en el
mundo similar; nuestro vehículo es único en el
sector de los buses".
La Movilidad Eléctrica Está Llegando a la
Madurez. El motor eléctrico, desde luego, no
es de ninguna manera un desarrollo nuevo. Ya
en 1909, un bus accionado por una batería
transportaba a los empleados y clientes de Siemens entre la Ópera de Viena y las oficinas de
Siemens. Sin embargo, el mal almacenamiento de energía acabó con ella. La movilidad eléctrica nunca llegó realmente a la madurez hasta hace poco – en el siglo XXI.
Esa es la razón por la cual Siemens se unió a
otras 34 empresas para crear la plataforma de
Energía Móvil Austriaca, la cual ha lanzado muy
diferentes tipos de proyectos de investigación y
desarrollo. La cooperación estrecha con la empresa de energía líder de Austria, VERBUND, ha
conducido también al establecimiento de la EMobility-Provider Austria – una empresa conjunta entre Siemens y VERBUND, que empezó a
operar en octubre de 2012. La compañía quiere
construir una red nacional de aproximadamente
4,500 estaciones de recarga (semi)-públicas
para el 2020. Ya se tomó la decisión respecto a
qué tipo de estación de recarga se utilizará.
El plan es adquirir clientes comerciales con
las flotas de vehículos eléctricos en el 2013. Después de eso, el servicio de recarga será extendido a amplias secciones de la población. "El aspecto medioambiental de estos desarrollos es
muy importante para muchos clientes", explica
Bartha. VERBUND quiere que la electricidad que
fluya a través de su red de recarga sea generada,
exclusivamente, de fuentes renovables.
El proveedor de movilidad eléctrica quiere
también armar un paquete general a un precio
razonable, y por lo tanto atractivo, consistente
en una red de recarga amplia; una caja de carga
para uso doméstico y servicio, y asistencia en
la carretera. A los clientes se les entregará también un carro "normal" con un motor de combustión una vez al año, para que se tomen unas
vacaciones. "Si tenemos éxito, podremos utilizar el mismo modelo de negocios fuera de Austria", dice Bartha.
Otro eBus está sometiéndose a prueba en
el garaje de Wiener Linien. El bus pronto será
aprobado por las autoridades de la ciudad y
empezará entonces las operaciones de servicio regulares. En la fase final, las líneas internas de la ciudad serán transformadas para que
manejen buses totalmente eléctricos.
Florian Falzeder
107
Hacia dónde va la Movilidad | Motores Eléctricos
gica en cuanto a que no requiere de imanes permanentes, ya que el flujo de corriente en sí crea
un campo magnético. La ausencia de imanes
permanentes elimina la necesidad de metales
de las tierras raras, como el neodimio. Como resultado, las empresas que fabrican máquinas
asincrónicas no tienen que depender de China,
el principal proveedor de metales de las tierras
raras, ni tampoco necesitan preocuparse por los
precios, cada vez más altos, de los materiales
más importantes.
Un rasgo característico de las máquinas asincrónicas es que su torque disminuye más fuertemente frente a velocidades de rotación más
altas, como ocurre con los motores sincrónicos.
El objetivo principal con relación a las máquinas
asincrónicas del futuro es aumentar aún más su
densidad de potencia. Por ejemplo, los investigadores están trabajando en utilizar nuevas láminas metálicas con propiedades magnéticas y
mecánicas mejoradas, y en optimizar los sistemas de refrigeración. Contrario a un motor de
El Furtive eGT tiene un motor eléctrico con un
índice de eficiencia récord. Tilo Moser y Franz
Wagner sometieron a prueba el sistema de
accionamiento en una plataforma de
evaluación (p. 109 izquierda).
Más Kilovatios
por Kilogramo
El motor eléctrico fue inventado hace 150 años. Siemens
está ahora rediseñándolo desde su base, para utilizarlo
en vehículos eléctricos. El enfoque de la compañía se
centra en aumentar la densidad de potencia.
Suena como el sueño de un inventor: un
motor que convierta casi el 100% de la energía
en movimiento, acelere un vehículo suave y homogéneamente, y que sea tan compacto que no
requiera de un compartimiento para el motor,
sino que sea instalado en un eje o en una rueda.
Esto no es un sueño, es casi ya una realidad en
los carros accionados por motores eléctricos, en
vez de motores de combustión interna.
"Los motores eléctricos son sistemas de accionamiento perfectos", dice el Dr. Karsten Michels, Jefe de Desarrollo de la unidad Inside eCar, del Sector Industry de Siemens. Sin
embargo, desarrollar motores eléctricos no es
sencillo. Aunque Siemens ha estado construyendo motores eléctricos desde hace casi 150
años, simplemente no es posible sacar un motor
industrial del estante e instalarlo en la producción de un carro. Los fabricantes de autos son
muy exigentes, y los motores tienen que ser
apropiados para su instalación en decenas de
108
miles de vehículos, mediante un proceso altamente automatizado. Estos motores necesitan
tener una producción alta y sin embargo pesar
lo menos posible. Ellos tienen que operar también lo más eficientemente y funcionar adecuadamente, incluso durante fluctuaciones extremas de temperatura.
Determinar a cuál objetivo de desarrollo se
le deberá dar la mayor prioridad, depende de
una combinación única de requerimientos de
los fabricantes de autos. Así como hay motores
a gasolina y diesel, hay también muchas variaciones de los motores eléctricos. Casi todo motor eléctrico utilizado en los vehículos de hoy es
una máquina asincrónica excitada eléctricamente, o un motor sincrónico excitado permanentemente. Una máquina sincrónica es aproximadamente 10-15% más pesada y más
grande que un motor sincrónico con la misma
producción, y su densidad de potencia es más
baja. Sin embargo, ofrece una ventaja estraté-
combustión, un motor eléctrico tiene una producción máxima, que es mucho más alta que su
producción promedio. Por ejemplo, un motor de
50 kilovatios puede producir fácilmente 120 kilovatios de energía en corto tiempo. La duración
en tiempo que esta característica de "turbo eléctrico" se puede mantener, depende principalmente del tipo de sistema de refrigeración empleado. Los motores eléctricos de hoy están
recubiertos por una refrigeración líquida. El mejor método de refrigeración sería extraer calor
adicional directamente del interior del motor.
Pero la idea de líneas de agua serpenteantes a
través de una máquina eléctrica en movimiento,
no es tan riesgosa como suena. "Los motores
que hemos colocado en nuestra plataforma de
pruebas demuestran que esto se puede hacer
en los vehículos eléctricos", dice Michels. Las
máquinas asincrónicas se beneficiarían de este
método porque las pérdidas de calor son más
altas en sus rotores que transportan corriente.
Pictures of the Future
Hacia dónde va la Movilidad | Motores Eléctricos
Aproximándonos a una Eficiencia del
97%. No hay duda de que los motores sincrónicos, excitados permanentemente, son las
máquinas eléctricas de mejor rendimiento. Están cerca de conseguir eficiencias del 97%. En
un motor sincrónico, el rotor siempre se mueve
con precisión en línea con el campo magnético
creado por el estator, lo que significa que no
hay deslizamiento. Sus pérdidas eléctricas son
también menores, en comparación con las de
las máquinas asincrónicas. Los ingenieros de
desarrollo estarían muy interesados en ellos si
pudieran minimizar su uso de metales de tierras raras. Una forma de conseguir esto sería
utilizar un motor híbrido, que opere como un
imán permanente bajo carga parcial pero que
cubra también mayores requerimientos de producción, utilizando la excitación independiente
del campo magnético.
El equipo de Inside e-Car está buscando no
sólo desarrollar nuevos conceptos de motores
sino también, optimizar el sistema de acciona-
soportar también temperaturas bastante más
frías, así como calor extremo. Los inversores industriales son, con frecuencia, refrigerados con
aire, pero la densidad de potencia que se necesita para una aplicación automotriz sólo se
puede conseguir con la refrigeración con agua.
"Los inversores industriales son, sin embargo,
una buena base sobre la cual construir, especialmente en términos de la exactitud del control y
la precisión general", explica Michels. "Podemos
utilizar también la amplia gama de experiencia
en control de motores que Siemens ha acumulado durante muchos años, con la regulación de
herramientas mecánicas multi-eje".
Mientras que el equipo de Inside e-Car desarrolla sistemas de accionamiento para uso
masivo en vehículos eléctricos, el Dr. Tilo Moser
de Corporate Technology (CT) en Múnich, está
evaluando los límites de la tecnología del sistema de accionamiento. Moser fue uno de los
desarrolladores del sistema de accionamiento
del Furtive eGT. Los resultados de este trabajo
Inside e-Car y Corporate Technology están
trabajando ahora, conjunta y estrechamente,
con Moser como Gerente del Proyecto Técnico
y el Dr. Franz Wagner supervisando el proyecto
general. "Nuestra ventaja aquí es que este proyecto nos da la oportunidad de llevar la tecnología de hoy al límite, incluso hasta que podamos garantizar la calidad de la producción del
vehículo", explica Wagner. Esto aplica no sólo
para la densidad de potencia de los imanes permanentes sino también para la eficiencia del sistema de accionamiento, la cual será aproximadamente del 96%. Los desarrolladores de
Siemens consiguieron este valor récord combinando varias medidas, incluido el uso de un material magnético especial y la adaptación de su
forma y disposición, de una forma que garantice
pérdidas de energía mínimas.
Inside e-Car utilizará otras ideas nuevas en
proyectos futuros. Por ejemplo, está trabajando
ahora en soluciones inalámbricas para la recarga
inductiva de las baterías, como las utilizadas hoy
Se Espera que los Motores Eléctricos
Dominen el Mercado Mundial en el 2030
180
160
140
120
100
80
Celda de combustible
Carro eléctrico
Híbridos conectables
Vehículos híbridos
Gas natural/LPG
Diesel
Gasolina
60
40
20
0
2000
miento general. El objetivo es realizar proyectos
con los clientes, adaptando la tecnología del sistema de accionamiento industrial comprobada,
a los requerimientos de los automóviles. Esto
aplica especialmente para el inversor, el cual
convierte la corriente directa de la batería en la
corriente alterna, con la que trabaja el motor
eléctrico. El inversor hace posible también almacenar la electricidad de la energía del frenado
que el motor eléctrico produce cuando está trabajando en el modo de generador. "Aquí, la diferencia en cuanto a los requerimientos entre
las aplicaciones industriales y automotrices es
aún mayor, en comparación con los motores",
dice Michels.
Por una parte, las baterías pesadas en los carros eléctricos convierten cada kilo de peso y
cada litro de volumen en un problema importante. La vida útil del inversor de un automóvil
de aproximadamente 8,000 horas es menor
que en la industria, pero el inversor tiene que
Pictures of the Future
2010
ya han sido demostrados de manera impresionante en una pista de carreras, donde este carro
deportivo eléctrico, que fue construido por la
compañía francesa Exagon, consiguió una producción de 300 kilovatios y un torque de más
de 500 Newton-metros. Estas cifras son similares a las que un motor a gasolina de ocho cilindros grande puede producir, pero éstas fueron
producidas por dos motores eléctricos montados en el eje trasero. El paquete de potencia se
limita a una velocidad de 250 km/h, no porque
no pueda impulsar el vehículo más rápido sino,
porque amplía la vida de servicio de la batería.
Moser y sus colegas en Corporate Technology equiparon inicialmente un prototipo con su
sistema de accionamiento eléctrico completo. La
densidad de potencia alta del carro, de 2.6 kilovatios por kilogramo, impresionó tanto a Exagon
que la compañía le pidió a Siemens que desarrollara los componentes para la producción del vehículo, el cual será lanzado a finales del 2013.
2020
2030
2040
2050
con los cepillos dentales eléctricos. La base de
estas soluciones fue desarrollada por CT, la cual
le pasó la tecnología a Inside e-Car después de
evaluarla completamente. La electrónica de potencia y los motores eléctricos se fusionarán
también en el futuro, para crear unidades de
motores/sistemas de accionamiento compactos.
"Hay muchas opciones aquí, y estamos mirándolas todas", dice Michels.
Cualquier cosa que haga a los motores eléctricos más ligeros, más eficientes y más confortables, puede acelerar el éxito de comercialización de los carros eléctricos. Según los
pronósticos de la Agencia Internacional de Energía, más de 120 millones de vehículos serán fabricados en el 2030, y la mitad de ellos serán
modelos eléctricos. Eso correspondería a un volumen mínimo de 60 millones de motores eléctricos, aunque muchos vehículos estarán equipados con más de un motor.
Johannes Winterhagen
109
Fuente: Agencia Internacional de Energía (IEA)
Millones de vehículos nuevos por año
Hacia dónde va la Movilidad | Barcos Eléctricos
Estableciendo el Curso para
un Transporte Libre de Carbono
Conjuntamente con Fjellstrand, un astillero noruego, Siemens ha
desarrollado la tecnología para el primer ferri de carros del mundo
potenciado eléctricamente. El hecho de que el barco eléctrico, que
entrará en servicio en el 2015, no emita dióxido de carbono, se
debe en parte a la mezcla de electricidad en Noruega.
Tan silencioso como un cocodrilo, el gigante se aproxima a la costa. Abre su "boca",
la cual tiene varios metros de diámetro. Repentinamente, el silencio es interrumpido por
el rugido de los motores, cuando un sinnúmero de camiones y personas emergen de la
puerta. Odd Moen, el ingeniero responsable
de la venta de soluciones navieras en Siemens
Noruega, sonríe. Si todo sale de acuerdo a lo
planeado, esta visión de un ferri energizado
eléctricamente, navegando por los fiordos de
Noruega, se hará realidad a comienzos del
2015. Sin emitir prácticamente ningún ruido
y sin producir absolutamente ninguna emisión, será el primer y único ferri de este tipo
en el mundo.
"Por más de 100 años han existido submarinos accionados con baterías que operan sólo
con electricidad", dice Moen. "Eso nos impulsó
a pensar por qué no podríamos llevar ese concepto de sistema de accionamiento hasta la su-
110
perficie, por así decirlo". Expertos empezaron
a trabajar en el desarrollo de esta idea en 1999,
pero la tecnología necesaria era todavía muy
nueva para el mercado en ese punto, recuerda
Moen. Desde entonces, sin embargo, las tecnologías han mejorado, y los problemas de la
evaluación del ciclo de vida se han vuelto más
importantes. Además, fue el aspecto medioambiental del proyecto el que atrajo la atención del Ministerio de Transporte y Comunicaciones de Noruega, el cual supervisa los
canales acuáticos del país.
Hace dos años el Ministerio lanzó una
competencia para desarrollar el ferri más amigable con el medio ambiente. El Ministerio
anunció que al ganador se le otorgaría la concesión de la conexión de ferri entre los pueblos de Lavik y Oppedal en el Sognefjord. Los
barcos que operan con diesel continúan atendiendo esta conexión, pero la licencia de concesión vence en el 2015. El Ministerio decidió
que quería utilizar barcos cuyo bajo ruido y
emisiones alteraran lo menos posible los idílicos alrededores.
"Nos unimos con el astillero Fjellstrand y el
propietario del barco Norled y desarrollamos la
vieja idea, aún más", explica Moen. "Recogimos
toda nuestra experiencia – el conocimiento de
Fjellstrand en la construcción de barcos energéticamente eficientes y la experticia de Siemens en la propulsión eléctrica". El resultado es
un concepto sofisticado que no tiene paralelo
en ninguna parte del mundo y que no tiene rival en términos de compatibilidad medioambiental. "Eso fue lo que finalmente convenció a
los funcionarios del Ministerio", dice Moen.
El esfuerzo cooperativo condujo a la creación de un ferri totalmente eléctrico que viajará por el fiordo 34 veces al día, donde cada
viaje requiere de aproximadamente 20 minutos para realizar el recorrido de seis kilómetros.
El ferri, que tiene 80 metros de largo, será accionado por uno de dos motores eléctricos,
cada uno con una producción de 450 kilovatios. Los dos están energizados por baterías de
iones de litio. Las baterías tienen una capacidad combinada de 1,000 kilovatios-hora
(kWh), la cual es suficiente para realizar unos
cuantos viajes entre las dos comunidades del
fiordo. Después de eso habrá necesidad de recargar las baterías.
Pictures of the Future
Hacia dónde va la Movilidad | Barcos Eléctricos
El primer ferri eléctrico del mundo entrará
en servicio en el Sognefjord de Noruega en
el 2015. Tendrá una capacidad de 360
pasajeros y 120 carros sin ninguna emisión.
Fjellstrand e ingenieros de Siemens han presentado una idea sencilla para abordar el problema del rango de las baterías. "Queremos recargar las baterías en las cubiertas después de
cada viaje", explica Moen. Sin embargo, esto le
dará al operador del ferri sólo 10 minutos para
realizar la recarga, mientras los pasajeros y los
vehículos desembarcan.
El problema es que la red de energía en la
región es relativamente débil, porque fue diseñada para suministrarle electricidad sólo a pueblos pequeños. "El consumir brevemente tanta
energía del sistema de media tensión para recargar las baterías del ferri, haría que las lavadoras de todas las casas del área dejaran de funcionar. Obviamente no podemos hacerle esto
a los residentes", explica Moen.
Los expertos de Siemens planean entonces
instalar una batería de iones de litio en cada
muelle, para que sirva de respaldo. La unidad
de 260 kWh le suministrará electricidad al ferri
mientras espera. Después de eso, la batería recuperará lentamente toda su energía de la red
hasta que el barco llegue nuevamente a descargar pasajeros y a recargar. Las estaciones de
recarga serán guardadas en un pequeño lugar,
del tamaño de un quiosco de periódicos. Las
baterías del barco serán recargadas directamente de la red en la noche, después de que el
ferri deje de operar. Esta solución es tan sencilla
Pictures of the Future
como ingeniosa. "Bajo las condiciones previas,
fue la única forma viable de construir y operar
un ferri accionado con baterías", dice Moen. "De
lo contrario, habríamos tenido que ampliar toda
la red, y eso no hubiera sido posible, debido a
los altos costos de un proyecto como este".
Mezcla de Energía Verde. No es sólo el sistema de accionamiento el que hace el nuevo
ferri tan amigable con el medio ambiente. Sus
motores eléctricos son, desde luego, virtualmente silenciosos y no queman combustibles
fósiles. Tampoco producen ningún contaminante. En contraste, el ferri convencional que
atiende la misma ruta consume aproximadamente un millón de litros de combustible diesel
y emite 2,680 toneladas de dióxido de carbono
y 37 toneladas de óxido de nitrógeno cada año.
Sin embargo, la razón real del balance medioambiental positivo es la mezcla de electricidad. "La electricidad en esta área es generada
exclusivamente por plantas hidroeléctricas",
dice Moen. "Esto hace la energía que el ferri utiliza, más barata que el diesel. Eso significa también que el barco no emite ni un gramo de dióxido de carbono, directa o indirectamente".
Los especialistas del proyecto han adoptado
también un nuevo método para el diseño del
ferri. Después de todo, contrario a la mayoría
de carros eléctricos, este barco fue desarrollado
desde la base, como un buque accionado eléctricamente. Esto ha tenido un efecto notable
sobre su peso, en particular. A pesar de sus baterías de 10 toneladas y a la capacidad de 360
pasajeros y 120 vehículos, el barco pesará apenas la mitad de un ferri convencional, ya que
estará hecho exclusivamente de aluminio ligero
y no de acero, normalmente utilizado en la
construcción de barcos. La estructura de aluminio resistente a la corrosión del barco, significa
también que no requiere de la cubierta especial
de pintura que se utiliza para proteger los barcos de acero contra el óxido. Su casco de aluminio robusto necesitará también menos mantenimiento, dice Moen. Eso reduce también los
costos operativos del ferri. Adicionalmente, los
diseñadores del barco buscaron los sistemas
disponibles más eficientes energéticamente.
Cuando el ferri empiece a operar en el 2015
tendrá equipo de última tecnología, como LEDs
e intercambiadores de calor sofisticados.
Moen cree que el gran potencial ofrecido
por los barcos eléctricos se puede explotar
desde hoy. "Hay 50 rutas sólo en Noruega, cuyos ferris accionados por baterías operan rentablemente", dice él. "Y esperamos que las baterías sean cada vez más eficientes y menos
costosas en los próximos cinco años". Afirma
además que los noruegos son muy entusiastas
frente a las innovaciones.
En este aspecto, Moen de 54 años, quien
viaja en bicicleta al trabajo tres veces a la semana y a quien le gusta esquiar en la nieve en
el invierno, no es la excepción. Sin embargo,
aunque es un entusiasta fanático del progreso,
a Moen le gusta también la continuidad. Por
ejemplo, él ha estado trabajando en Siemens
por 30 años, y pasa también regularmente
tiempo en su garaje, donde restaura automóviles antiguos. Al menos a estos vehículos se
les permitirá todavía conservar sus motores de
combustión.
Florian Martini
Botes Eléctricos: Han Estado por Ahí
desde Hace Bastante Tiempo
Silenciosos barcos eléctricos han estado rondando por lagos, ríos y fiordos desde hace mucho
tiempo. Hace aproximadamente 130 años en el río Spree, en el centro de Berlín, Siemens evaluó su
primer bote eléctrico, el cual pretendía operar como un tipo de taxi acuático y resolver el problema de
transporte de la metrópoli en 1886. El Elektra (foto izquierda) podía transportar 25 pasajeros a una velocidad de 14 kilómetros por hora. Un barco llamado el Akkumulator inauguró la navegación eléctrica
de pasajeros en el Königssee (Lago del Rey) en la Alta Baviera (foto centro) 25 años después. El casco
y la cabina del bote fueron elaborados de caoba. La energía provenía de una batería de ácido de plomo, que le daba al bote un rango de operación de 100 kilómetros. Los botes eléctricos llegaron a su
punto más alto en 1965, cuando Siemens presentó el primer bote energizado con celdas combustibles
de Europa, en un estanque en el Centro de Investigación de Erlangen (foto derecha).
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Hacia dónde va la Movilidad | Buques Contenedores
Buques de transporte de mercancías de la Clase Triple E
significan mayor ahorro, reducción del uso de energía, y un
compromiso con el medio ambiente.
Una Nueva Ola
de Eficiencia
El transporte marítimo es la forma más amigable con el medio
ambiente para transportar mercancías a largas distancias. Los
sistemas de propulsión de los barcos más grandes del mundo
deberán ser mucho más eficientes.
La naviera danesa Maersk y el astillero Daewoo están uniendo fuerzas en Corea del Sur
para construir los barcos más grandes del
mundo. Estos vehículos gigantes tienen 400
metros de largo, 50 metros de ancho y 73 metros de alto. Un coliseo de basquetbol más un
estadio de fútbol americano, más una pista de
hockey sobre hielo, cada uno con miles de
asientos para espectadores, podrían caber en
el casco de uno de estos leviatanes. Cada uno
de estos barcos estará en capacidad de transportar hasta 18,000 contenedores estándar –
16% más que el Emma Maersk, el barco de
contenedores más grande en servicio. Según
Maersk, uno de los nuevos barcos podría transportar 11 millones de pares de tenis, suficientes
para todos los habitantes de México.
Pero los barcos de la nueva clase "Triple E"
(economía, energía, medio ambiente) fijarán
estándares, no sólo por su tamaño. Serán ejemplos también de conciencia ambiental y eficiencia energética. Para conseguir esto, los ingenieros le han prestado particular atención a los
sistemas de propulsión. "El costo más alto en el
transporte marítimo se deriva del consumo de
combustible", dice Kay Tigges, un ingeniero
marítimo de Siemens. Por ejemplo, cuando el
Emma Maersk está transportando una carga
completa, consume aproximadamente 14,000
litros de combustible pesado por hora y bom-
112
bea cerca de 40 toneladas de CO2 – más de lo
que un hogar de cinco miembros en Alemania
genera en un año. Luego, cualquier ahorro se
paga rápidamente en ambos frentes: en los
presupuestos de las compañías navieras, y en
el medio ambiente.
Los barcos de la clase Triple E estarán equipados con un sistema de propulsión más eficiente, cono componentes claves de Siemens.
Dos motores energizados con combustible pesado, con una producción total de 86,000 hp,
encenderán las dos hélices del barco, cada una
de 10 metros de diámetro y 70 toneladas métricas de peso. Los motores trabajan más lentamente que los demás sistemas de propulsión
marinos y tienen una vida más útil; en otras palabras, los pistones viajan más en los cilindros.
Esto reduce el consumo de combustible entre
un 2-4%. Sin embargo, la eficiencia de los motores se puede mejorar aún más. "Hoy, casi la
mitad de la energía liberada durante la combustión se pierde como calor residual. Por eso estamos instalando un sistema especial en los
cargueros Tiple E, que convierte este calor residual en energía eléctrica. "Ya hemos instalado
este sistema en otros barcos", dice Tigges.
Como resultado, los gases calientes de escape de los motores no serán enviados al aire.
En vez de ello, se utilizarán para calentar agua y
así accionar la turbina de vapor y el generador.
La electricidad producida por este sistema se
puede recuperar a bordo, haciendo redundantes los generadores diesel auxiliares. Gracias a
esta configuración, los barcos Tripe E generarán
hasta 25 megavatios hora (MWh) de energía
por año. Pero la electricidad en los cargueros
que viajan por el océano no se necesita sólo
para la electrónica abordo; se utiliza también
para el propio carguero, porque muchos de los
contenedores tienen que estar refrigerados.
Ingenieros de Siemens han instalado generadores con funciones de motores en ambos
ejes de transmisión. Estas unidades entrarán en
acción en situaciones donde el barco utilice menos electricidad que la que el generador produce. Bajo estas circunstancias, la electricidad
extra se puede utilizar para aumentar la propulsión. Idealmente, un total de hasta seis megavatios (MW) de energía adicional pueden ser
enviados a los dos ejes de transmisión, manteniendo a la vez el mismo nivel de consumo de
combustible. Los generadores del eje con funciones de motor pueden generar también electricidad. Para lograrlo, el sistema pasa del modo
motor al modo generador, produciendo electricidad adicional para el movimiento de los ejes
de transmisión. Esta situación surge regularmente en los barcos de contenedores. "Ocurre
con frecuencia que la turbina de vapor no
puede suministrar suficiente energía para saciar
la sed de electricidad de los contenedores refrigerados", dice Tigges. "En las regiones más calientes, la refrigeración puede requerir entre 8
y 11 MW" – el equivalente a la producción de
dos turbinas eólicas grandes. Según Tigges, el
sistema de Siemens reduce el consumo de
combustible en más del 12%, reduciendo así las
emisiones de gases de efecto invernadero. "En
la ruta entre Asia y Europa, la cantidad de CO2
emitida por el súper carguero, por contenedor
Pictures of the Future
Hacia Dónde Va la Movilidad
cargado, será 50% menor al promedio del sector, gracias al sistema de Siemens", dice Tigges.
Barcos que Aprenden. Con la perspectiva de
mejorar el balance de energía de toda la flota
de Maersk, un administrador digital de eficiencia de Siemens será instalado también en los
nuevos barcos. El sistema está ya en operación
en varios barcos. Este evalúa la información de
hasta 10,000 funciones – por ejemplo, el consumo real de combustible y energía del sistema
de propulsión. Recoge información también del
ajuste de la nave, de la posición del timón, y del
clima. Cuando es necesario, estos valores son
medidos cada segundo. "Nuestra solución es
un sistema abierto. Al igual que con los teléfonos inteligentes, varios proveedores pueden
desarrollar aplicaciones para esta plataforma y
hacer uso de toda la información del sistema.
Por ejemplo, un programa puede sugerir la ruta
óptima con base en la información del barco y
el clima, o puede sugerir el mejor ajuste para
las condiciones actuales", dice Tigges.
La información puede ser transmitida también a la compañía naviera vía satélite, haciendo posible la planeación eficiente de la
flota. "Los barcos equipados con administradores de eficiencia digitales, aprenden el uno del
otro. Adicionalmente, hay competencia entre
los capitanes, porque la compañía naviera
puede ver quién está operando de forma más
económica. Cuando el sistema es utilizado óptimamente, los costos de operación se pueden
reducir en otro 2-3%", añade Tigges.
Las ganancias en la eficiencia darán sus frutos para las compañías navieras y podrían en sí
ser importantes para el medio ambiente. En un
estudio realizado en el 2011, por ejemplo, la
Organización Marítima Internacional (IMO) calculó que en el 2007, las emisiones de dióxido
de carbono derivadas del transporte marítimo
internacional fueron de 870 millones de toneladas. Eso es más que la producción anual de
Alemania y representa el 2.7% de las emisiones
de todo el mundo. Las ganancias en eficiencia
son por lo tanto requeridas urgentemente – sin
embargo, en términos de emisiones de gases
de efecto invernadero por tonelada métrica-kilómetro, el transporte marítimo es hoy el método más amigable con el medioambiente para
el transporte de mercancías a grandes distancias. Maersk afirma que sólo tres gramos de
emisiones de CO2 por kilómetro serán producidas por cada tonelada de carga transportada en
los nuevos barcos de contenedores. En contraste, según Maersk, un camión emite 47 gramos de CO2 por kilómetro, por cada tonelada
de carga que transporta, y en el caso de una aeronave la cifra equivalente es de 560 gramos.
Andreas Wenleder
Pictures of the Future
En Resumen
Más de nueve billones de personas habitarán la
tierra en el 2050. Cerca de 6.5 billones de ellos vivirán
en ciudades. Todas estas personas tendrán necesidades de movilidad. El número de automóviles será más
del doble en el 2050 y las emisiones de CO2 derivadas
del sector transporte aumentarán dramáticamente si
no se toman las medidas apropiadas. Esa es la razón
por la cual Holger Dalkmann, Director del programa
EMBARQ en el World Resources Institute en Washington D.C., es partidario de la planeación holística de la
movilidad sostenible y recomienda que las ciudades
empleen un rango diverso de sistemas de transporte.
(pp. 82, 92, 100)
Para garantizar un alto nivel de movilidad a pesar del crecimiento poblacional rápido, las ciudades
están invirtiendo en la ampliación de sus sistemas de
transporte público. Por ejemplo, Estanbul y Londres
están ampliando sustancialmente sus redes de carreteras y ferrocarriles, mientras que Bangkok busca aumentar el uso de los sistemas de transporte público
del 40% de hoy al 60% en el 2021. Para esto, está duplicando la extensión de su red ferroviaria. (pp. 85,
94, 98)
Los sistemas innovadores de transporte de
carga podrían reducir la congestión en el futuro,
con la ayuda de los centros de consolidación urbanos,
los cuales son lugares donde todas las mercancías entregadas a una ciudad son primero recolectadas y
luego enviadas, según la zona. Los sistemas de propulsión de los barcos de contenedores en alta mar se
están volviendo cada vez más eficientes también. Los
nuevos barcos de carga de la clase Tripe E, por ejemplo, convierten el calor residual en electricidad. Adicionalmente, sensores recolectan información en miles de puntos de medición, con el fin de regular
óptimamente el buque. (pp. 86, 112)
GENTE:
Barcos de contenedores:
Kay Tigges, Siemens Industry
[email protected]
Ferri eléctrico en Noruega:
Odd Moen, Siemens Industry
[email protected]
Movilidad eléctrica en Austria:
Josef Hofbauer, Siemens Infrastructure & Cities
[email protected]
Roman Bartha, Siemens Infrastructure & Cities
[email protected]
Motores eléctricos:
Dr. Karsten Michels, Siemens Industry
[email protected]
Sistemas de e-ticket:
Marcel Kalbermatter, Siemens Mobility and
Logistics, [email protected]
Centros de Operaciones en Aeropuertos
(APOCs):
Dr. Christoph Meier, Jefe de TI de Aviación
[email protected]
Dr. Dietmar Böhme,
Siemens Mobility and Logistics,
[email protected]
Steve Batt, Siemens Building Technologies
[email protected]
IT Ferroviaria:
Dr. Stefan Wegele, Siemens Rail Automation
[email protected]
Klaus Hermes, Corporate Technology
[email protected]
Maximilian Eichhorn, Siemens Rail Automation
[email protected]
Testfeld Telematik, Viena:
El primer ferri eléctrico de transporte de carros
del mundo no producirá absolutamente ninguna
emisión cuando entre en servicio en Noruega en el
2015. Los primeros buses totalmente eléctricos, producidos en masa, ya están transportando pasajeros
en el centro de Viena, Austria. (p. 106, 110)
Para ayudar a los operadores a manejar los volúmenes crecientes de tráfico aéreo, conservando a la
vez los recursos en su nivel actual, los investigadores
están buscando mejorar los centros de operaciones
de los aeropuertos. La meta es aumentar la eficiencia
y facilitar la cooperación entre los proveedores de servicios que operan en los aeropuertos. (p. 90)
Sistemas telemáticos, como los que están siendo
evaluados en Viena, le permiten a los vehículos comunicarse con la carretera. Los sistemas pueden evaluar la secuencia de semáforos en verde, detectar
trancones de tráfico o cuellos de botella, y ayudar a
mejorar el flujo del tráfico. Como resultado, se beneficiarán tanto los conductores como el medio ambiente. (p. 104)
Fritz Kasslatter, Corporate Technology
[email protected]
Centros de Consolidación Urbanos:
Dr. Norbert Bartneck, Siemens Mobility and
Logistics, [email protected]
Externos:
Entrevista — Holger Dalkmann:
[email protected]
Entrevista — Robin Chase:
[email protected]
LINKS:
El centro EMBARQ de transporte sostenible en el
World Resources Institute:
www.embarq.org
Consejo Mundial de Negocios para el Desarrollo
Sostenible:
www.wbcsd.org
McKinsey & Company – La Movilidad del Futuro:
http://autoassembly.mckinsey.com
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Sección nacional | Energy
Interconexiones:
autopistas energéticas
para una verdadera
matriz energética
eficiente y
sostenible
Los cambios demográficos provocan la concentración de las
personas en ciudades cada vez más grandes. Esta macrotendencia
junto con la cada vez mayor industrialización de las economías,
obliga a una profunda transformación del mapa energético y
un cambio en la demanda global que se incrementará en los
próximos años con el crecimiento demográfico de países
emergentes y su consiguiente desarrollo.
Las compañías eléctricas deberán abastecer el mundo del mañana con un mix energético diversificado, eficiente y sostenible
acorde con la estrategia 20/20/20 de la Unión
Europea, que permita disminuir la dependencia energética y ayude a la mejor convergencia de energías convencionales y renovables.
En este escenario, el transporte de energía
entre grandes metrópolis, países y centros de
producción cada vez más alejados se antoja
todo un desafío.
En el funcionamiento de un sistema eléctrico, las líneas de interconexión entre países
juegan un papel esencial. Se estima que para
finales de esta década existirán conexiones
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eléctricas con una capacidad total de transmisión de 350 gigavatios. Cantidad que podría satisfacer el promedio de la demanda total anual energética de los 27 países de la
Unión Europea.
Según un estudio elaborado por Siemens
y la Universidad Técnica de Munich, un emplazamiento adecuado de las plantas de generación y las interconexiones adecuadas en
Europa, podría conseguir unos ahorros de entre 30.000 y 45.000 millones de euros.
En la actualidad, la península Ibérica tiene
uno de los niveles de interconexión más bajos de la UE. Solo puede importar o exportar
una proporción muy pequeña de energía,
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Sección nacional | Energy
Gracias a ello, las Baleares han alcanzado una
potencia de 400 MW a 250 KV lo que permite
la reducción de 1,2 millones de toneladas de
emisiones de CO2 anuales. Esta conexión es
sin duda un gran impulso para las Islas Baleares ya que les confiere una mayor estabilidad, fiabilidad y sostenibilidad de su suministro eléctrico.
menor al 4% de su capacidad de generación,
limitando así las posibilidades de ayudar o recibir ayuda en caso de necesidad. El objetivo
a medio plazo es que España alcance una capacidad de interconexión de energía del 10%.
Fruto de este planteamiento, Red Eléctrica
de España desarrolló, en colaboración con
Siemens y Prysmian, el Proyecto Rómulo, llevado a cabo en 2007 y que une, mediante
tecnología HVDC, la península desde Sagunto
(Valencia) con Santa Ponsa en la isla de Mallorca. El proyecto se compone de dos estaciones eléctricas que permiten la conversión
de la corriente alterna en continua y disminuir las perdidas en el transporte de energía.
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La necesidad de seguir incrementando
la capacidad de la interconexión entre España
y Francia aparece como conclusión y objetivo
en múltiples estudios a nivel europeo y es
considerada por la Comisión Europea como
una de las cuatro prioridades en materia de
electricidad. En este sentido, estamos ante
un cambio de paradigma donde los países de
la Unión Europea tienen que pensar en un
verdadero mapa energético integrado y que
los países dejen de ser islas energéticas.
Para avanzar en este objetivo, hace cuatro
años se creó Inelfe (Interconexión Eléctrica
Francia-España), una sociedad mixta formada por los gestores de la red de transporte
eléctrico de España y Francia, Red Eléctrica y
RTE -Réseau de Transport-, respectivamente.
Para ella, Siemens está construyendo, junto
a Prysmian, una línea subterránea de interconexión eléctrica HVDC Plus entre ambos países. Para el trazado, de 65 kilómetros, Siemens tiene en construcción dos estaciones
conversoras en Baixas (Francia) y Santa Llogaia (España), que tienen como misión transformar la corriente eléctrica alterna en continua. Esta interconexión aumentará la
capacidad de intercambio de energía entre
España y Francia de 1.400 a 2.800 megavatios y reforzará la seguridad del suministro
eléctrico. Las tecnologías elegidas para este
proyecto constituyen una innovación tanto
por la longitud de la línea subterránea como
por la tecnología de los cables y de las estaciones conversoras a estos niveles de tensión
y de potencia.
Para un horizonte de medio plazo, está
programada una nueva interconexión con
tendido submarino por la Bahía de Vizcaya,
así como otra conexión por el Pirineo Central
que ayuden a estar cada día más cerca de una
capacidad de intercambio del 10%. De momento, estas conexiones son una idea manejada en borradores de la Planificación Energética y se retomará cuando el escenario de
la demanda energética sea estable.
Las energías renovables serán las grandes
beneficiadas de las interconexiones tantas
veces criticadas por su escasa fiabilidad y dependencia del viento o del sol. Pero a medida
que aumenta la capacidad de interconexión,
se maximiza el volumen total de producción
dado que la energía procedente de estas
fuentes, que no tiene cabida en el propio sistema, se puede enviar a otros sistemas vecinos, en lugar de desaprovecharla.
En definitiva, las interconexiones eléctricas se erigen como el gran reto del sistema
para maximizar la capacidad de nuestra base
instalada, evitar cuellos de botella y para la
consecución de los objetivos energéticos europeos que permitan el acceso a una energía
sostenible, competitiva y segura. No es cuestión de hacer muchas, sino hacerlas en los sitios más adecuados. El cambio de mentalidad
ya está en marcha, países como Francia e Italia ya están planificando nuevas interconexiones para mejorar la eficiencia y sostenibilidad
de su mix energético.
Eduardo Bartolomé
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Sección nacional | Healthcare
Los retos del
Alzheimer
Se calcula que unos 25 millones de personas en todo el mundo
padecen Alzheimer, seguramente, la forma de demencia más
conocida por todos. Esta cifra, que ya hoy resulta impactante,
aumentará de manera drástica en un futuro próximo. Pero si ya
de por si los datos resultan preocupantes, la realidad que
plantea esta enfermedad se hace aún más dura cuando
analizamos el impacto sanitario, social y económico que
supone.
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Una persona con Alzheimer sencillamente pierde toda su autonomía e independencia y deja de valerse por sí misma. Esta
situación se traduce en un problema, no solo
para aquel que la padece, sino lógicamente
para su entorno más cercano.
Los retos que, por tanto, plantea la enfermedad son innumerables. Tanto su diagnóstico, como su tratamiento, siguen generando demasiadas incógnitas. Quizás el reto
más ambicioso y complejo es la posibilidad
de anticiparnos a ella. Es decir, ser capaces
de diagnosticar a los pacientes aún cuando
los primeros síntomas todavía no han dado
la cara. Pero… ¿es esto posible?. La comunidad científica, si bien se muestra prudente,
asegura que aún queda mucho por estudiar
y descubrir en torno a la enfermedad y que,
por tanto, es factible pensar que llegará el
día en el que el diagnóstico precoz sea una
realidad para los afectados.
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Sección nacional | Healthcare
Potencial tecnológico
Esta voluntad investigadora por llegar a todos los rincones del cerebro, unida a la importante innovación en el campo de las tecnologías sanitarias, construye la ecuación
perfecta que, más temprano que tarde, ayudará a ofrecer resultados para los pacientes
con Alzheimer. Las técnicas de imagen son
sin duda una pieza clave para resolver el
reto del diagnóstico. En los últimos años, el
gran avance que han experimentado nos
permite contar con mucha más calidad, certeza y anticipación a la hora de detectar la
enfermedad.
Los equipos de imagen de Siemens ilustran a la perfección toda esta innovación.
Los últimos y más avanzados equipos de Resonancia Magnética (como el Magnetom
Trio de tres teslas) y Tomografía por Emisión de Positrones (PET); la llegada del primer y único equipo por el momento que simultanea ambas modalidades (Biograph
mMR) y, ahora, la inminente comercialización del primer radiofármaco específico
para Alzheimer en nuestro país, posibilitan
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importantes trabajos de investigación y la
mejora de la atención sanitaria a este colectivo de pacientes.
Estas técnicas permitirán, entre otras cosas, identificar el grado de atrofia cerebral
que padece el paciente. Cuando se acumula
un exceso de placa beta-amielodie en el cerebro, comienza la pérdida de volumen y por
ende, su atrofia. Pero los equipos de imagen
también aportan información sobre el nivel
de actividad funcional y el estado de las redes cerebrales, entre otras muchas variables.
Lamentablemente, la realidad apunta a
que hoy en día la mayoría de los pacientes
son diagnosticados cuando han alcanzado
una fase moderada de la enfermedad y resulta
demasiado tarde. Este hecho, condiciona el
desarrollo y pronóstico de los afectados.
El futuro de la imagen molecular
Primero fue el TAC, luego la Resonancia
Magnética y ahora, junto a esta, la tecnología PET (que aporta información de la actividad molecular, en este caso, del cerebro)
está marcando la pauta en el diagnóstico de
la Enfermedad de Alzheimer. La evolución de
estos últimos equipos y la llegada próximamente a nuestro país del primer radiofármaco específico para esta patología, suponen todo un hito para su manejo. A finales
de 2013 se prevé que la planta de producción PETNET Solutions de Siemens en Arganda del Rey comience a fabricar y distribuir Amyvid, un radiofármaco desarrollado
por los laboratorios Lilly, que ofrecerá una
mayor precisión en las imágenes que analizan los especialistas.
Se trata de un producto que, inyectado al
paciente a través del riego sanguíneo, se adhiere a la placa beta-amieloide dando algunas
de las claves para un posible diagnóstico de
Alzheimer. Sin duda una información muy valiosa que viene a mejorar la batería de pruebas de las que disponemos en la actualidad.
Esta nueva innovación de Siemens viene
a completar su portfolio en Alzheimer y
convertir a la compañía en líder tecnológico
de referencia en el diagnóstico y seguimiento de las personas que sufren esta enfermedad.
Pilar Berengena
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Sección nacional | Industry
Hacia una
industria 4.0
Los cambios tecnológicos y sociales provocan un fuerte
reposicionamiento de la Industria en todo el mundo. En el
futuro, la Industria tendrá un papel mucho más importante
que en el pasado reciente, tanto en términos económicos
como también en la sociedad.
Durante varias décadas, en muchos países
industrializados tradicionales se consideró
que la producción industrial era cosa del pasado. No obstante, después de que reventara
la burbuja de Internet, con el nuevo siglo, y
después de que los segmentos financiero e
inmobiliario desencadenaran una recesión
mundial, los políticos y la sociedad en general empezaron a centrarse más en la Industria
como una fuente de valores “reales”, como
factor clave de la competitividad y el crecimiento.
Hace solo unas décadas, la mayoría de la
gente asociaba a la Industria las chimeneas y
los obreros vestidos con monos de trabajo,
pero hoy en día se piensa en profesionales altamente capacitados que trabajan en plantas
industriales eficientes, limpias y de funcionamiento sostenible.
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La Industria, clave de la sostenibilidad
La importancia creciente de la Industria puede
atribuirse a diversas características estabilizadoras de la sostenibilidad. La industria genera crecimiento económico, es uno de sus
motores. Constituye el punto de partida de
una extensa cadena de valor que abarca
desde la investigación y el desarrollo hasta
servicios basados en tecnología. La producción
de bienes crea un valor perdurable y garantiza
los puestos de trabajo, mucho más que los
servicios.
La industria ofrece empleos mejor remunerados que el sector servicios. También distribuye la prosperidad de forma más equitativa que en otros sectores, lo que fortalece
a la clase media y contribuye a una mayor
estabilidad social. Además, resulta indudable que el crecimiento de la Industria tiene
consecuencias de gran alcance, ya que estimula otros mercados gracias a su efecto
multiplicador. Por cada nuevo puesto de trabajo en la Industria, se crea una media de
unos dos empleos en otros sectores.
La nueva revolución industrial
Las empresas que no adopten los pasos tecnológicos y organizativos necesarios ponen
su competitividad bajo riesgo y pronto quedarán por detrás de sus competidores y, en el
peor de los casos, desaparecerán.
En estos momentos, vivimos una verdadera
revolución industrial: la revolución 4.0, cuya
base es la innovación tecnológica. Las tendencias actuales de la Industria son posibles gracias a un avance tecnológico que todavía es
bastante reciente pero está totalmente disponible. Estos avances permiten: la conexión de
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Sección nacional | Industry
integración de un software industrial completamente nuevo con enormes incrementos en
el rendimiento del hardware, permite obtener avances significativos en la tecnología de
automatización y accionamientos.
Con el uso del software industrial y de TI,
se optimizan todas las fases del proceso de
desarrollo y fabricación de un producto: desde
su diseño y desarrollo hasta su ingeniería, pasando por la puesta en marcha de la producción y los servicios relacionados. Las TI y el
software interconectan los elementos individuales de la cadena de valor entre sí, lo que
resulta en un proceso más dinámico y flexible.
los ámbitos de producción real y virtual en el
diseño de productos; la planificación e ingeniería; el desarrollo y puesta en marcha, así como
en el mantenimiento. La apuesta por la tecnología permite aumentar la productividad, para
responder de una forma más flexible a las necesidades de los mercados, acortar los plazos
requeridos para comercializar nuevos productos y aumentar la calidad, y operar de un modo
sostenible. Estos objetivos se consiguen combinando la productividad con la eficiencia y
mediante soluciones ecológicamente sostenibles, con un menor gasto de energía.
Desde Siemens proponemos impulsar la
integración de las tecnologías de la información, las comunicaciones y la automatización
en todos los procesos operativos como vía
para una mayor eficiencia y aumento de la
productividad de las plantas. En concreto, la
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La Industria en nuestro país
En España, la industria representa el 15% del PIB
nacional. El sector industrial puede y debe ser
un motor para el desarrollo económico y una
clara apuesta para salir de la crisis y consolidar
la recuperación económica. Desde todas las instituciones, tanto públicas como privadas, existe
el objetivo de incrementar el peso del PIB industrial hasta recuperar un 20% para garantizar la
estabilidad futura. Por otro lado, la industria española representa la principal actividad exportadora de nuestra economía, ya que cerca del
80% de sus productos es para otros países.
Siemens es un proveedor de confianza
para este renacer de la industria en España
que ya ha empezado y en el que ya existen
sectores que lideran los mercados internacionales y exportan know how español. Sectores
como el de la automoción, con un fuerte
arraigo y presencia en Cataluña, Castilla y
León o Galicia entre otras, mantiene la posición número 2 de Europa, y número 10 a nivel mundial y gana cuota de mercado.
El de la alimentación, el petroquímico, la
industria del metal o el aeroespacial, presentes
en Comunidades como Asturias, Madrid, Andalucía o la Comunidad Valenciana, son sectores
que han apostado por la renovación e innovación tecnológica y son capaces de competir
en los mercados globales y traer de vuelta a
España riqueza, empleo y valor añadido.
Hay que destacar también segmentos industriales muy especializados y referentes a
nivel mundial como los fabricantes de maquinaria, máquina herramienta y software industrial, con una fuerte tradición en regiones
como el País Vasco, que exportan en la actualidad casi el 90% de su producción.
Cabe resaltar también el magnífico comportamiento y desarrollo de las grandes y pequeñas ingenierías españolas, que en estos momentos lideran los proyectos internacionales
industriales y de infraestructuras más importantes gracias a su innovación y a un modelo
propio de desarrollo.
Eduardo Bartolomé
Los avances tecnológicos,
existentes en estos momentos,
aportan tres ventajas específicas
para las compañías industriales:
Una producción más eficiente:
gracias a soluciones de software y TI
innovadoras para la planificación y el
desarrollo virtuales de productos y
procesos de producción, el control
optimizado del proceso de producción
y el uso de componentes innovadores,
la industria incrementa todavía más la
productividad y opera con un menor
uso de energía y otros recursos, lo que
reduce los costes de forma
significativa.
Menores plazos de
comercialización: al converger los
mundos real y virtual, los procesos de
desarrollo y producción se convierten
en un único proceso simultáneo, que
va desde el desarrollo y la fabricación
del producto hasta los servicios
relacionados. Así, se reducen los plazos
de comercialización, lo que conlleva
una considerable ventaja competitiva.
Mayor flexibilidad: en la actualidad,
el mercado demanda una mayor
variedad de productos con un grado de
personalización más elevado. Por
ejemplo, se puede adquirir un sinfín de
variedades del mismo modelo de
coche, personalizando desde el motor
hasta los interiores, pasando por los
emblemas exteriores. Ese tipo de
variedad y flexibilidad solo es posible
con el software y las TI más avanzados.
En suma, la aportación de la industria a
la economía es enorme en
comparación con la de otros sectores.
Ello se refleja en las exportaciones, el
crecimiento, la I+D y la fuerza
innovadora más amplia de un país.
Para las compañías industriales, ahora
es el momento de actualizar sus
plantas y procesos al mayor nivel
tecnológico. Gracias a unos procesos
de producción más eficientes, pueden
acortar su tiempo de comercialización,
incrementar su flexibilidad y mejorar la
calidad de sus productos.
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Sección nacional | Infrastructure & Cities
Siemens Rail
Automation:
una unión
para el éxito
Nuestro mundo está en permanente desarrollo. La población
mundial alcanza ya los 7.100 millones de personas y se calcula
que para 2050 esta cifra será de 9.300 millones. Siete de cada
diez personas vivirán, trabajarán y se desplazarán a las ciudades.
El movimiento de mercancías se incrementará aún más como
resultado de la globalización. Desde el año 2000 al 2012, las
exportaciones a nivel mundial crecieron un 70%. Estos cambios
representan un reto para el transporte, el comercio y la logística.
El pasado 19 de abril de 2013, la Comisión Europea dio luz verde a la adquisición
de Invensys Rail por parte de Siemens, creándose así Siemens Rail Automation, fruto
de la combinación de dos de las organizaciones más fuertes en el mercado de la automatización ferroviaria. Esta unión, pensada
para el éxito, da respuesta a las necesidades
crecientes del transporte de personas y mercancías. No sólo habrá que hacer frente a
soluciones de transporte más eficientes sino
con mayor capacidad y con medidas que incluyan sistemas de seguridad y de información integrados para estaciones, líneas y pasajeros. Sólo un verdadero jugador global
está capacitado para asumir estos desafíos.
La recién adquirida Invensys Rail ha sido un
fabricante líder en el suministro de equipos de
señalización y control ferroviario con fuerte
presencia y reputación en los mercados de
Reino Unido, España, USA y Australia que, en
los últimos años, ha expandido con éxito su
negocio en países emergentes en crecimiento.
Tras su compra, se integra dentro del negocio
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de Automatización Ferroviaria de la división de
Mobility and Logistics perteneciente al sector
Infrastructure and Cities, de Siemens.
Para el máximo responsable de este sector,
Roland Busch, la nueva Siemens Rail Automation representa una de las mayores oportunidades de crecimiento rentable a nivel mundial
para este sector “juntos podemos afianzar
nuestro crecimiento y ser complementarios en
otras regiones y tecnologías” afirma. Siemens
extiende así su presencia, que ya estaba muy
consolidada, en los mercados de Alemania,
Austria, Suiza, China e India.
Más de 150 años de experiencia al servicio de los clientes y un portfolio complementario
Todo comenzó hace 150 años cuando Werner
von Siemens, John Saxby y George Westinghouse pusieron todo su empeño en que el
viaje por ferrocarril fuese más eficiente y más
seguro. A mediados del siglo XIX establecieron los fundamentos de la automatización de
hoy en día.
Con esta adquisición, se unen dos empresas con gran experiencia y altamente
complementarias en portfolio innovador, alcance regional y segmentos de clientes. Las
principales aportaciones que ofrece Siemens Rail Automation a la automatización
ferroviaria son disponibilidad, capacidad y
seguridad.
La nueva división, con sede en Berlín,
tiene un amplio portfolio, disponible para
todos los operadores ferroviarios a nivel mundial. Incluye productos y sistemas innovadores
y competitivos para el transporte de larga
distancia y alta velocidad (Mainline), metro
y cercanías (Mass transist), transporte de
mercancías y trenes mineros (Freight & Products), así como unas soluciones IT punteras
(Rail IT) y una gama de servicios que corroboran su papel de jugador global. “Nuestra
presencia conjunta, competencia y una base
de clientes en regiones clave nos complementan uno al otro perfectamente”, señala
Sami Atiya, CEO de la división Mobility and
Logistics.
Proyectos conjuntos en el mundo
Siemens Rail Automation ya ha empleado su
fortaleza innovadora mediante la colaboración en importantes proyectos reconocidos
a nivel mundial.
En Londres, se ha suministrado e instalado tecnología de señalización y control
ferroviarios en el Túnel Crossrail, que tendrá
una longitud de 21 kilómetros y atravesará
Pictures of the Future
Sección nacional | Infrastructure & Cities
Para Rosa García, Consejera
Delegada y Presidenta de Siemens en
España “empezamos una andadura
apasionante que nos va a permitir
tener más oportunidades porque
somos empresas innovadoras, con
tecnologías complementarias, que
desarrollamos proyectos de calidad y
tenemos un objetivo común que es
resolver las demandas cada vez más
exigentes de nuestros clientes en el
sector de la automatización ferroviaria
y que, por ende, la sociedad se
beneficie de ello”. Por su parte, Jesús
Guzmán que dirigirá la compañía, está
convencido de que esta unión “nos va a
permitir crecer y ser altamente
competitivos dentro del sector”.
la ciudad de este a oeste. A partir de 2018 se
espera que la línea transporte 200 millones
de pasajeros anualmente.
Asimismo, también ha participado en la
Línea de Alta Velocidad entre las ciudades
sauditas de La Meca y Medina, el Haramain
High Speed Railway (HHR), de 444km de longitud. El contrato incluye también un período de mantenimiento de doce años.
Por último, otro de los grandes proyectos
es el de Marmaray, cercanías de Estambul,
realizado para la línea Gezbe-Halkali, que
une la orilla europea y la asiática de Estambul a través de un túnel bajo el Estrecho del
Bósforo. Se trata de un proyecto único en el
mundo, ya que estará equipado con sistemas
de gestión de tráfico ERTMS nivel 1 y el sistema de control automático vía radio CBTC.
Pictures of the Future
Siemens Rail Automation en España
La unión de Siemens en España con Invensys
Rail, más conocida como Dimetronic en
nuestro país, suma el historial de éxito de
ambas compañías en el desarrollo de la alta
velocidad en el mercado español, el más importante del mundo después de China.
En España la tecnología de la nueva Siemens Rail Automation está presente en líneas de alta velocidad de todo el país. Pero
no sólo nos centramos en la alta velocidad,
sino que también hay que destacar los proyectos de Metro Madrid y Barcelona en los
que nos hemos encargado de la actualización de tecnologías de señalización y control
ferroviarios en nueve líneas del metro de Madrid y la línea 9 del metro de Barcelona, así
como material rodante asociado.
Parte de las soluciones que ofrecemos consisten en reducir los intervalos entre trenes e
incrementar la capacidad de transporte. Por
otro lado, el primer metro totalmente automatizado de España, la línea 9 del metro de
Barcelona, está equipado con una tecnología
que permite su funcionamiento sin conductor.
Además, la sede mundial de Mainline, el
segmento más grande que compone la nueva
Siemens Rail Automation, se situará en España, lo que supone una gran muestra del
compromiso de Siemens por nuestro país. Según su máximo responsable, Michael Peter,
“tenemos muchas oportunidades, así como un
enorme potencial para crear nuevos productos, lo que nos va a permitir experimentar un
gran desarrollo en la automatización ferroviaria y ser una de las compañías más fuertes”.
Carmen Sánchez
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Life in 2050 — How We Invent the Future Today (€19.95) - Innovative
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Pictures of the Future, Primavera 2011 (Inglés, Alemán)
Pictures of the Future, Otoño 2010 (Inglés, Alemán)
Pictures of the Future, Primavera 2010 (Inglés, Alemán)
Pictures of the Future, Edición Especial Rio+20 (Inglés)
European Green City Index,evaluando el desempeño
medioambiental de las principales ciudades de Europa (Inglés)
U.S. and Canada Green City Index, 27 ciudades de EE.UU. y Canadá (Inglés)
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disponible en Internet:
www.siemens.com/innovation (Siemens’ R&D website)
www.siemens.com/innovationnews (servicio semanal en medios)
www.siemens.com/pof (Pictures of the Future en Internet, — también
disponible en español, chino, francés, portugués, ruso, rumano y turco)
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Pictures of the Future | Avances
Sistemas Integrados
Hace apenas 20 años la mayoría de los países industrializados importantes tenía sólo un puñado de plantas de energía grandes. Hoy,
sea en Norteamérica, Europa o China, una diversidad de plantas
más pequeñas accionadas por viento, sol y biomasa contribuyen a la
mezcla de energía. Las plantas de cogeneración y las redes inteligentes tienen también un papel que desempeñar. ¿Cómo se pueden
combinar todas estas cosas para crear un todo unificado? Desarrollos similares se están realizando en las plantas equipadas con miles
de sensores y actuadores conectados en red – y en los sistemas de
comunicación y automatización, que son frecuentemente suministrados por productores diferentes. Lo mismo aplica para los sistemas
de transporte, edificios y atención en salud. En todas estas áreas, se
tienen que combinar los sistemas individuales para formar un todo
coherente que abarca, desde herramientas de desarrollo y software
operativo hasta hardware de interacción perfecta. Miles de investigadores e ingenieros en Siemens están abordando este desafío, el
cual se conoce como integración de sistemas.
Infraestructuras Resistentes
Las infraestructuras como las comunicaciones, el transporte, la logística, la energía y los sistemas de atención en salud son el alma
de nuestra civilización. Pero no podemos asumir que estos sistemas funcionarán siempre perfectamente. Los desastres naturales y
los ciber ataques en plantas industriales importantes, revelan justamente lo sensibles que son las bases de nuestras sociedades – y
qué tan serias pueden ser las consecuencias de las interrupciones
para las economías, el medio ambiente y la salud pública. Proteger
estos sistemas y hacerlos lo más robustos posible, es una de las tareas clave a las que se enfrentan investigadores, ingenieros y políticos. En el proceso de hacer las infraestructuras más robustas, se
pueden dar pasos para maximizar su eficiencia y la vida útil. Por
ejemplo, la capacidad de recuperación se puede mejorar desde el
primer momento, si las plantas se adaptan a los retos ambientales
que plantea el medio ambiente local, que incluyen la arena, la humedad y las bajas temperaturas.
Cómo Maduran las Ideas
Hay muchas formas en que las ideas nacen, maduran en las mentes de personas brillantes y eventualmente, se transforman en productos pilotos y comerciales. Alternativamente, los miembros de
un equipo pueden trabajar sistemáticamente juntos para encontrar la mejor solución para un problema urgente e implementarla
rápidamente. Se forman alianzas, se crean sociedades y se buscan
los clientes potenciales. El trabajo realizado por los investigadores
y desarrolladores en Siemens está lleno de desafíos excitantes.
¿Qué tipo de obstáculos se deberán superar? ¿Dónde se pueden
encontrar los mejores socios, dentro y fuera de la compañía? Algunos de los aportes de Siemens, como sus sociedades con la Universidad Técnica de Múnich y la Universidad Johannes Kepler de Linz,
Austria, han existido por décadas. Otras se están creando continuamente. Los ejemplos actuales incluyen colaboraciones que
abordan los sistemas de energía sostenibles, el futuro de la producción y la pregunta de cómo una variedad de información se
puede transformar en valor agregado para los clientes.
Pictures of the Future
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Editor: Siemens AG
Corporate Communications (CC) y Corporate Technology (CT)
Otto-Hahn-Ring 6, 81739 Múnich, Alemania
Para el editor: Dr. Ulrich Eberl (CC), Arthur F. Pease (CT)
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Oficina Editorial:
Dr. Ulrich Eberl (Editor en Jefe)
Arthur F. Pease (Editor Ejecutivo, Edición en Inglés)
Florian Martini (Jefe de Redacción)
Sebastian Webel
Hülya Dagli
Nicole Elflein
Katrin Nikolaus
Autores Adicionales en esta Edición: Bernhard Bartsch, Andreas Beuthner,
Mirjam Blaum, Dr. Fenna Bleyl, Dr. Hubertus Breuer, Christian Buck, Nils
Ehrenberg, Florian Falzeder, Urs Fitze, Andrea Frost, Ines Giovannini, Susanne
Gold, Andrea Hoferichter, Bijesh Kamath, Dr. Andreas Kleinschmidt, Sabrina
Martin, Valeriya Masyuta, Bernd Müller, Michael Risel, Dr. Christine Rüth, Bernd
Schöne, Dr. Sylvia Trage, Silke Weber, Andreas Wenleder, Johannes Winterhagen
Edición de Imágenes: Judith Egelhof, Irene Kern, Jürgen Winzeck, Publicis
Munich
Fotografía: Mateo Bernal, Max Etzold, Daniel Gebhart de Koekkoek, Dietmar
Gust, Cihan Kirman, Thomas Klink, Christian Sinibaldi, Volker Steger, Wang
Yuanhong, Jürgen Winzeck
Internet: (www.siemens.com/pof): Florian Martini, Stefan Schröder
(www.siemens.com/pof): Volkmar Dimpfl, Florian Martini
Información Histórica: Dr. Florian Kiuntke, Siemens Historical Institute
Base de Datos de Direcciones: Susan Grünbaum-Süß, Publicis Erlangen
Diseño / Litografía: Rigobert Ratschke, Seufferle Mediendesign, Stuttgart
Ilustraciones: Wolfram Gothe (pp. 10-11), Arnold Metzinger (pp. 46-47, 80-81)
Gráficas: Jochen Haller, Seufferle Mediendesign, Stuttgart
Traducciones Alemán - Inglés: TransForm GmbH, Colonia
Traducciones Inglés - Alemán: Karin Hofmann, Publicis Múnich
Impresión: Bechtle Druck&Service, Esslingen
Créditos de las Fotos: Laif/Tim Michel (5 b.l.), Laif/James Hill (7 l.), Laif/Jeremy
Nicholl (7 r.), Arthur F. Pease (15 b., 34 b.), Local Motors (16, 17), Ducati (22 t.,
m.), iwb/Technical University Munich (24 b.), Technical University Munich (24 m.),
action press (35, 96 m.), dpa/Ohlenschläger (39), Friedrich-Alexander-Universität
Erlangen-Nürnberg, FAPS Professorship (40 r. b.), Audi (50 r., 68 t.), imago (62
m., 63), Arelion AG (64 l.), Anzenberger Agency (64 r., 82), ODOO Project (65 t.),
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Todas las demás ilustraciones: Copyright Siemens AG
Pictures of the Future, etc. son marcas protegidas de Siemens AG o de compañías
asociadas. Otros nombres de productos y de compañías mencionados en esta
revista pueden ser marcas comerciales registradas de sus respectivas compañías.
Las declaraciones de los clientes de Siemens aquí descritas, están basadas en los
resultados que se consiguieron en el escenario particular del cliente. Como no
existe ningún hospital "típico" y existen muchas variables (p.ej. tamaño del
hospital, combinación de casos, nivel de adopción de la TI) no se puede
garantizar que todos los demás clientes conseguirán los mismos resultados.
El contenido editorial de los informes no refleja necesariamente la
opinión del editor. Esta revista contiene declaraciones futuristas, cuya
exactitud Siemens no puede garantizar de ninguna manera.
Pictures of the Future aparece dos veces al año.
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