El objetivo principal del proyecto Twin NavAux, centrado en la promoción del uso del gemelo digital en la industria auxiliar naval de Galicia – Norte de Portugal, es la definición, desarrollo y puesta en operación de 3 pilotos de Gemelo Digital de producto en las empresas participantes del proyecto. Uno de ellos, el piloto de Industrias Ferri S.A., desarrollado con la Universidade da Coruña (UdC), entra en su fase final de desarrollo.
Ferri es una empresa especializada en el diseño y fabricación de maquinaria y equipos para todo tipo de embarcaciones. Con más de 50 años de trayectoria, ha suministrado a miles de buques y plataformas a nivel mundial y ofrece soluciones innovadoras y a medida para necesidades específicas de sus clientes.
Es una de las empresas que está trabajando en los pilotos del proyecto Twin NavAux, junto con Ibercisa Deck Machinery S.A. y ElectroRayma S.L.
Los tres pilotos de Gemelo Digital del proyecto Twin NavAux se alinean con la evolución tecnológica y sientan las bases para el desarrollo de nuevas soluciones y futuros proyectos basadas en Gemelos Digitales dentro del sector naval, donde la digitalización y los sistemas predictivos resultan claves para mejorar la fiabilidad y el rendimiento de los productos fabricados.
Con este objetivo en mente, desde la fase inicial del proyecto se trabaja en la definición, con cada empresa, del equipo o sistema del piloto de mayor interés para cada una de ellas y se parametriza su funcionamiento. Esto ha permitido valorar el nivel de sensorización necesario para desarrollar los modelos de simulación, definiendo una arquitectura de IoT para la adquisición de los datos de los sensores y añadiendo una capa Edge para realizar un primer procesado de esos datos.
La implementación de los pilotos permite testear y mostrar las funcionalidades de los Gemelos Digitales, tales como la monitorización en tiempo real, el mantenimiento predictivo (detección de fallos a través de la simulación, degradación del equipo) y la optimización del diseño, la mejora de la eficiencia operativa y el apoyo a tareas de mantenimiento.
Los tres pilotos se encuentran actualmente en su fase final de implementación y la previsión es poder presentarlos en otoño.
Piloto de Gemelo Digital de Industrias Ferri
En el caso concreto del piloto de Industrias Ferri, ya está funcionando y en avanzado estado de desarrollo. Actualmente, se encuentra en las instalaciones del CIS Tecnoloxía e Deseño de Ferrol, donde se trabaja en este piloto de Gemelo Digital desarrollando, a mayores, un metaverso como una eficaz herramienta puente entre el mundo virtual y el mundo físico para conseguir soluciones viables y eficientes en el mundo real.
El piloto de Ferri consiste en un Gemelo Digital de un chigre de un aerogenerador marino. Estas máquinas se emplean para operar en aguas con cargas severas; por lo tanto, es importante que no fallen cuando se están manipulando.
En estos casos, un Gemelo Digital proporciona información relevante sobre el estado de salud de cada equipo en particular y ayuda a los operarios en la toma de decisiones en tiempo real. Las tecnologías empleadas implican la sensorización del equipo, el pre-procesado de datos en una capa Edge, el uso de modelos de simulación que repliquen el comportamiento del equipo y el procesamiento y almacenamiento en la nube para acceder a los datos, tanto del equipo virtual como del real.
El sistema cuenta con un conjunto de sensores conectados a un PLC, desde el cual se registran y transmiten datos a un ordenador para su posterior procesamiento. Entre los parámetros monitorizados destacan la frecuencia de salida, par, corriente, potencia, voltaje, velocidad y torque.
Se ha desarrollado un modelo híbrido compuesto por dos enfoques complementarios: un modelo basado en datos para simular la parte eléctrica y electrónica (parámetros medidos por el PLC) y un modelo basado en leyes físicas para simular la parte mecánica (par en el motor y en el winch, la velocidad de rotación del tambor, los metros de cable enrollado y la tensión en el cable). Ambos utilizan como input el peso a levantar y la velocidad del motor, que se regula mediante el joystick del winch y permite al modelo predecir el comportamiento del motor en condiciones operativas reales.
La combinación de ambos enfoques da lugar a un Gemelo Digital híbrido que integra:
- La capacidad predictiva y adaptativa del Machine Learning: simplifica la complejidad que conllevaría modelar el sistema eléctrico y electrónico mediante ecuaciones físicas.
- La solidez de un modelo físico: permite estimar variables para las que no se dispone de mediciones directas.
Esta sinergia proporciona una representación más robusta y realista del comportamiento del cabrestante, favoreciendo tanto la optimización del rendimiento como la anticipación a posibles fallos durante la operación en entornos offshore. Puede comparar los valores reales con los ideales y detectar posibles desviaciones que provoquen fallos en el funcionamiento.
Por otro lado, la máquina contará con un espacio de realidad virtual donde se podrá ver su funcionamiento sin necesidad de tener el objeto físico.
Piloto de Ibercisa
Por otra parte, con la empresa Ibercisa la UdC está desarrollando un piloto de Gemelo Digital de una máquina estibadora con control de tensión, que tiene como objetivo obtener de forma precisa la tensión en el cable de un winche de tiro sin necesidad de disponer de sensores permanentes especializados.
Este Gemelo Digital permite la monitorización en tiempo real utilizando tecnologías de IoT, simulación 1D y analítica en la nube, donde se manejan tanto datos reales como simulados. El fin es conseguir una réplica virtual exacta del sistema físico que permita garantizar el funcionamiento óptimo de la máquina real.
Piloto de ElectroRayma
Por otro lado, la Universidad Portucalense Infante Dom Henrique está desarrollando un piloto de Gemelo Digital de mantenimiento predictivo para un sistema de bombeo de agua de la empresa ElectroRayma.
En este caso, el modelo digital realiza una representación virtual en 3D completamente interactiva y está en comunicación constante con una simulación que replica el comportamiento real del sistema e incorpora un sistema de predicción basado en Inteligencia Artificial que analiza los datos del funcionamiento y reconoce patrones que podrían derivar en fallos.
El diseño y arranque de pilotos de Gemelo Digital de producto en empresas auxiliares del naval es una de las principales actividades desarrolladas en el marco del Proyecto Twin NavAux, cofinanciado por la Unión Europea a través del Programa Interreg VI-A España-Portugal POCTEP 2021 – 2027.
Más información: https://www.cistecnoloxiaedeseno.gal/es/proyecto-twin-navaux/
