Industria 4.0: Desarrollo de Sistemas Ciberfísicos para la Fabricación Avanzada de Estructuras Metálicas en Energía Eólica Offshore

Industria 4.0 representa una revolución en la forma en que se conciben, diseñan y operan los sistemas de producción industrial. Surgió como respuesta a la convergencia de tecnologías digitales, como la Internet de las cosas (IoT), la inteligencia artificial (IA) y el análisis de datos, con procesos industriales tradicionales. Esta tesis doctoral, en colaboración con la Universidad de Sevilla y GRI TOWERS Sevilla, investiga soluciones para la fabricación de estructuras metálicas grandes, como torres eólicas offshore. Comienza con un análisis teórico de las tecnologías de la Industria 4.0, evaluando su interdependencia y contribución al concepto global. Luego, se enfoca en la digitalización de procesos de producción, seleccionando procesos clave para implementar sistemas ciberfísicos. El primer estudio desarrolla un prototipo de sistema ciberfísico para medir parámetros geométricos en componentes industriales grandes usando un sensor LIDAR y técnicas de procesamiento de datos. Utilizando la geometría analítica, se logran medidas precisas de longitud de cuerda, longitud de arco y radio de curvatura en secciones curvas. Se aplicaron técnicas de aprendizaje automático para predecir datos de series temporales, validados mediante comparaciones con mediciones manuales en un entorno industrial real. Se introduce una versión beta de una aplicación de software para facilitar la interacción entre operarios y el sistema, permitiendo la visualización de información y el control de aspectos fundamentales del sistema. El segundo estudio, confidencial, presenta un sistema ciberfísico modular para automatizar el proceso de pintura de secciones de torre eólica. Este sistema mide con precisión la posición angular de un tramo durante el proceso de pintura y controla el intercambio de tramos una vez completado un giro completo. El sistema es robusto y se adapta a las exigencias industriales. La tesis culmina con la colaboración en un equipo de automatización de soldadura circular, crucial para la alineación y soldadura de virolas metálicas grandes, utilizando mediciones precisas y técnicas de aprendizaje automático. Este sistema contribuye al desarrollo de un equipo avanzado de alineación y soldadura automática de virolas metálicas, diseñado para cumplir con requisitos críticos de tolerancia. La solución se basa en mediciones precisas de parámetros clave como el GAP (distancia entre virolas) y el OFFSET (diferencia de alturas), utilizando un perfilómetro de luz azul y distintas tarjetas de desarrollo. La investigación abarca tanto estudios teóricos como la propuesta de esquemas conceptuales y describe tres sistemas ciberfísicos para la manufactura de torres eólicas offshore. Parte de la información se mantiene confidencial debido a la colaboración industrial, pero se puede mencionar que la investigación proporciona un análisis detallado y propuestas prácticas para la implementación de tecnologías de la Industria 4.0 en la fabricación de estructuras metálicas de gran tamaño.

Author dc:creator

• Rocha Jácome, Cristian

Advisors dc:contributor.advisor

• González Carvajal, Ramón
• Muñoz Chavero, Fernando

Statement dc:rights

• Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International

Licence dc:rights.uri

• http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/

Language dc:language.iso

spa

Handle dc:identifier.uri

https://hdl.handle.net/11441/177459

OAI identifier oai:identifier

oai:idus.us.es:11441/177459