En el entorno industrial, sobre todo los fabricantes de máquinas e instalaciones y los proveedores de sistemas de ingeniería de procesos ponen a disposición centros de ensayos e instalaciones piloto para probar sustratos específicos del cliente en condiciones cercanas a la realidad. Con ello, las decisiones de inversión (CAPEX) pueden asegurarse desde el punto de vista tecnológico y económico.

Categorías de proveedores típicas para los ensayos

• Fabricantes de máquinas e instalaciones con centro de ensayos propio: operan instalaciones de ensayo escalables en escala de laboratorio, piloto y semiindustrial, en las que se determinan de forma reproducible valores característicos como el caudal, la demanda de energía, la distribución granulométrica, la humedad residual o la calidad de superficie.
• Proveedores de sistemas de ingeniería de procesos: ofrecen series de ensayos combinadas en las que varios pasos de proceso (por ejemplo trituración, clasificación, secado, mezclado, transporte) se prueban en conjunto, para representar las interacciones y el comportamiento del sistema global.
• Proveedores de máquinas para la técnica de mezclado y de dispersión: realizan ensayos para validar la homogeneidad, la viscosidad y la estabilidad de las mezclas de sustancias en condiciones de proceso reales.
• Fabricantes de procedimientos térmicos de separación: por ejemplo instalaciones de secado, de evaporación o de destilación, con el foco en la eficiencia energética, en las tasas de transferencia de materia y en las humedades residuales alcanzables con sustratos concretos del cliente.
• Especialistas en tecnología de separación (por ejemplo centrífugas, filtros prensa u otra técnica de filtración): determinan los grados de separación, los caudales y la estabilidad del proceso con contenidos de sólidos variables.
• Fabricantes de sistemas de superficies y de recubrimiento: comprueban la adherencia, los espesores de capa, los ciclos de secado y la calidad de superficie directamente en los componentes originales del cliente.
• Fabricantes de componentes (bombas, válvulas, sensórica, filtración): prueban en bancos de ensayo la idoneidad de sus componentes en cuanto a abrasividad, viscosidad, resistencia química y compatibilidad de materiales.
• Proveedores próximos a la investigación y prestadores de servicios de ingeniería: cooperan con universidades o con institutos independientes y ofrecen protocolos de ensayo, series de medición y evaluaciones normalizados.

Objetivos técnicos de los ensayos en centros de ensayos y centros de aplicación

Los ensayos con sustratos del cliente sirven principalmente para minimizar el riesgo tecnológico y para respaldar las hipótesis de dimensionado con datos de medición fiables. Los objetivos típicos son:

• Determinación de los parámetros de proceso relevantes: determinación de las ventanas óptimas de presión, de temperatura, de velocidad de giro y de tiempo, así como de los modos de funcionamiento adecuados (continuo/por lotes) para la posterior producción en serie.
• Validación del escalado: comprobación de si los resultados obtenidos en la escala de laboratorio o de centro de ensayos son transferibles de forma fiable a los caudales industriales mediante números adimensionales y modelos de escalado.
• Compatibilidad de materiales y de componentes: estudio del comportamiento al desgaste, de la corrosión, de la tendencia a la obstrucción o de la formación de incrustaciones en las piezas en contacto con el producto con sustratos abrasivos, pegajosos o químicamente exigentes.
• Aseguramiento de la calidad y especificación del producto: demostración de que las especificaciones exigidas del producto final (por ejemplo distribución granulométrica, humedad residual, pureza, calidad de superficie) se alcanzan de forma reproducible.

Contribución al respaldo económico de la inversión (CAPEX/OPEX)

Un ensayo planificado profesionalmente es un instrumento central de la gestión de riesgos en el proceso de compra y apoya las decisiones de inversión en varios niveles.

Evitación de inversiones erróneas

La demostración práctica de viabilidad (proof of concept) reduce el riesgo de adquirir una instalación que no pueda cumplir la tarea de forma fiable con los sustratos reales del cliente.

Cálculo más preciso del ROI y del OPEX

Las magnitudes determinadas en el ensayo sobre el consumo de energía, la demanda de materiales auxiliares, el desgaste, los tiempos de ciclo y el empleo de personal permiten cálculos de rentabilidad fiables y previsiones de amortización.

Acortamiento de la fase de puesta en marcha y de optimización

Como los parámetros de proceso y las configuraciones esenciales ya se conocen de los ensayos, el commissioning, el ramp-up y el troubleshooting en el cliente se acortan.

Respaldo de las garantías y de los compromisos de rendimiento

Los resultados de los ensayos sirven con frecuencia de referencia para los datos de rendimiento asegurados por contrato (valores de garantía) y pueden incorporarse a las especificaciones técnicas y a los contratos de suministro.

Exigencias sobre un ensayo fiable

Para que los ensayos sirvan de base fiable para una decisión de inversión, deberían cumplir al menos los siguientes criterios.

Cantidad de sustrato representativa

Cantidades de material suficientes para representar las oscilaciones entre lotes, los estados de funcionamiento estacionarios y los fallos típicos.

Parámetros de proceso reproducibles

Ajustes documentados y variados de forma trazable (velocidad de giro, temperatura, presión, tiempo de permanencia, grados de llenado, modos de funcionamiento), incluidas las consideraciones de los valores límite y de los márgenes.

Acompañamiento analítico

Una analítica adecuada antes y después del proceso, por ejemplo análisis por tamizado y de partículas, determinación de la humedad, reología, composición química, comprobaciones ópticas o de técnica de superficies.

Aptitud para el escalado

Una deducción clara de la transferibilidad de los datos del centro de ensayos a la escala de producción mediante balances de materia y de energía, números adimensionales y modelos de escalado documentados.

Documentación e informe de ensayo

Un informe detallado con:

• protocolo de ensayo (características del sustrato como el valor de pH, los tamaños de grano, el contenido de humedad; parámetros de máquina empleados)
• presentación de los resultados de medición (caudal, rendimiento, consumo de energía, calidad del producto)
• balances de materia y de energía
• consideraciones sobre el desgaste y la estabilidad del proceso
• recomendaciones sobre la configuración de la instalación (materiales, conceptos de junta, estrategias de control, técnica de seguridad)

Aspectos contractuales y organizativos para los inversores

Para los inversores y los responsables técnicos resulta razonable

• regular los ensayos por contrato, por ejemplo en cuanto a la confidencialidad, la devolución del material, los derechos de uso de los datos de medición, el tratamiento de las muestras y de los resultados, así como los alcances mínimos garantizados de las series de ensayos,
• considerar ensayos comparativos en varios proveedores, para evaluar de forma objetiva las alternativas de ingeniería de procesos y poder contraponer con transparencia las opciones técnicas y económicas,
• asegurar una participación interdisciplinar de la ingeniería, la producción, el aseguramiento de la calidad, el mantenimiento y el controlling, de modo que se tengan en cuenta por igual las exigencias técnicas y económicas.

Esta combinación de posibilidades de ensayo por parte del fabricante, de una ejecución limpia de los ensayos y de una evaluación estructurada convierte los ensayos con sustratos del cliente en un instrumento eficaz para asegurar las decisiones de inversión en la técnica de procesos y de fabricación.