Los sistemas de control de movimiento que utilizan menos energía y pueden funcionar con recursos renovables son clave para equipos energéticamente eficientes y son parte de una estrategia corporativa sostenible.

Transformación Digital

Los fabricantes de hoy interactúan con la automatización digital y las interfaces de usuario detalladas en su vida diaria y esperan la misma capacidad digital de los sistemas industriales. A medida que las empresas transforman digitalmente sus operaciones, observan beneficios reales y confiables.

Los sensores integrados en los dispositivos rastrean continuamente la temperatura, la posición, la carga y el desgaste en tiempo real. El monitoreo, la configuración y el diagnóstico automáticos y los datos de proceso recopilados y presentados en paneles brindan a los operadores la información que necesitan para tomar decisiones informadas y seguras. Los sistemas de control de movimiento conectados permiten a los operadores analizar el rendimiento de la producción, el uso de energía y la confiabilidad.

El acceso a estos conocimientos a través de paneles permite a los fabricantes controlar mejor y mejorar continuamente sus operaciones y, en última instancia, su producción.

Competencia en el mercado

Entre la escasez de mano de obra y los problemas de la cadena de suministro, nunca ha sido tan difícil para las empresas mantener una ventaja competitiva. Además, la transformación digital de la fabricación industrial y las tecnologías avanzadas que la impulsan han hecho posible que las empresas que invierten en ellas optimicen significativamente sus operaciones.

Existe una necesidad mayor que nunca de permanecer ágil al responder a las necesidades cambiantes del mercado y satisfacer de manera confiable la demanda de los clientes para mantenerse a la vanguardia del mercado. Los fabricantes deben minimizar el tiempo de inactividad de las máquinas y maximizar la producción, y la incorporación de soluciones de automatización híbridas conectadas puede ayudar a mejorar la confiabilidad y el tiempo de actividad de las máquinas.

Para optimizar el uso de energía, mejorar las operaciones y mantenerse a la vanguardia en sus industrias, las empresas buscan un paquete completo de control de movimiento. Los principales proveedores de tecnología lo entienden y han desarrollado una gama de soluciones avanzadas e integradas que combinan servoaccionamientos, motores y actuadores eléctricos, además de neumática.

Los OEM tienen una importante oportunidad de incorporar sistemas de automatización híbridos en diseños de máquinas que se alineen mejor y aborden las mayores necesidades e inquietudes de sus clientes.

Automatización y diseño de máquinas contemporáneas.

Una forma en que las empresas están superando los desafíos y aumentando la producción es integrando máquinas más pequeñas y sofisticadas en sus líneas de producción. Las superficies más pequeñas permiten que quepan más máquinas en el mismo espacio de producción, y la tecnología avanzada de control de movimiento puede hacer posible automatizar tareas de mayor precisión desde el ensamblaje hasta la inspección del producto final.

Los fabricantes también buscan tecnología de control de movimiento con: mayor precisión para evitar desperdicios; tiempos de ciclo más cortos para aumentar la producción; y una mayor flexibilidad de posición para permitir a los operadores cambiar los programas de la máquina con solo presionar un botón. El uso de máquinas con estas características puede dar como resultado una mayor producción en menos tiempo, mejorar la sostenibilidad y reducir costos.

Cómo seleccionar el control de movimiento neumático, eléctrico o híbrido

Hay muchas ofertas de control de movimiento disponibles y puede resultar confuso saber cómo elegir entre ellas. ¿Cuándo los OEM utilizan electricidad, cuándo utilizan neumática y cuándo utilizan ambas?

Hay muchos factores e inquietudes a considerar al seleccionar soluciones de movimiento:

1. ¿Cumplen con los requisitos de rendimiento, flexibilidad y precisión de la aplicación?
2. ¿Cuáles son los costos iniciales de operación y mantenimiento continuo?
3. ¿Cómo afectan a la eficiencia energética de la máquina?
4. ¿Cómo se integrarán los productos en movimiento con otros dispositivos?
5. ¿Pueden recopilar datos y analizar el estado del dispositivo?
6. ¿Harán que sea más fácil y rápido diseñar una máquina?
7. ¿Cuál es la curva de aprendizaje de las nuevas tecnologías?

El control de movimiento neumático y eléctrico tiene cada uno distintas ventajas, según las necesidades de la aplicación, y una aplicación puede beneficiarse de cualquiera de ellas o de ambas. Para algunas aplicaciones, está bastante claro cuál es la mejor opción. Para un mecanismo simple para empujar cajas fuera de un transportador, un cilindro neumático tiene más sentido. Sin embargo, si estas cajas deben clasificarse en diferentes líneas o posiciones en el transportador, se requiere un actuador eléctrico con múltiples posiciones.

En aplicaciones más complejas, la elección puede no estar clara. Esta es una señal de que las aplicaciones pueden recibir el mayor beneficio al usar ambos. Los cilindros electromecánicos pueden utilizar aire comprimido a través de un conector neumático para sellar el aire en aplicaciones de llenado. En los sistemas de montaje, un sistema eléctrico lineal multieje puede utilizar una pinza neumática. Y un eje lineal eléctrico que opera en dirección vertical puede utilizar un cilindro neumático para compensar el peso.

La automatización entre tecnologías permite a los OEM aprovechar las fortalezas complementarias de la tecnología de control de movimiento neumático y eléctrico en la misma aplicación y transmitir los beneficios a sus clientes.

Veamos las fortalezas de cada tecnología para comprender mejor cómo pueden trabajar juntas:

Control de movimiento neumático

El movimiento neumático se logra mediante el uso de un gas comprimido para actuar físicamente sobre un mecanismo para producir el movimiento requerido. Se ha demostrado que las soluciones neumáticas brindan un funcionamiento sólido para el hardware, el diseño y la instalación, y generalmente hay menos componentes que cambiar o reemplazar cuando se actualiza un sistema neumático en comparación con un servosistema.

El ejemplo más conocido de control de movimiento neumático es un cilindro con pistón interno que produce un movimiento lineal. Esta puede ser la razón por la que la neumática a menudo se considera una tecnología de movimiento discreto, que sólo sirve para extender o retraer completamente un mecanismo.

Sin embargo, la innovación continua impulsada por los proveedores de tecnología de control de movimiento ha ampliado lo que es posible. Por ejemplo, se puede lograr un movimiento de rotación continuo utilizando actuadores de cuarto de vuelta.

También se encuentran disponibles sensores y controles de flujo para monitorear y optimizar la operación, mientras que el control de presión diferencial hace posible que el equipo logre un posicionamiento neumático continuo. Utilizando válvulas solenoides de encendido/apagado electroneumáticas relativamente pequeñas o válvulas de posicionamiento modulantes, se aplica una presión controlada contra una contrapresión constante.

Los operadores pueden controlar la posición manualmente usando botones e interruptores o automáticamente usando un controlador lógico programable (PLC) o un controlador de bucle.

Control de movimiento eléctrico

Los actuadores eléctricos combinados con servomotores son conocidos por su alta velocidad, precisión y eficiencia y logran movimiento al convertir la electricidad en movimiento rotacional o lineal. Estos sistemas de circuito cerrado suelen incluir componentes más complejos, como un controlador de movimiento, un servoaccionamiento, un motor y un sensor de retroalimentación, y prácticas de diseño que las soluciones de movimiento neumático.

Cada servomotor está asociado con un variador que sigue señales comandadas que proporcionan la función deseada y puede ofrecer un posicionamiento preciso, velocidades angulares precisas y perfiles de aceleración variables. Con tal rango, los servosistemas pueden proporcionar control de movimiento posicional para diversas aplicaciones, desde un brazo robótico hasta transportadores en rotación continua.

Dado que los servovariadores y controladores son dispositivos de microprocesador, tienen un alto nivel innato de funcionalidad integrada y pueden ofrecer directamente funciones de registro de datos y diagnóstico local y remoto para tableros.

La conexión de PLC y otros controladores a sistemas de servo movimiento puede ayudar a los OEM a lograr un control y una sincronización del movimiento aún más avanzados. Las funciones especializadas incluyen posicionamiento de alta precisión con repetibilidad submicrónica, levas electrónicas y engranajes electrónicos y pueden beneficiar las aplicaciones más complejas, como mecanizado, robótica y equipos de fabricación.

Por ejemplo, una línea de envasado puede pasar de discos de levas mecánicos a un sistema de servo movimiento con discos de levas eléctricos. Mientras que cambiar el formato utilizando discos mecánicos es complejo, requiere mucho tiempo y está sujeto a errores, la conversión mecánica utilizando discos de levas eléctricos se realiza con solo tocar un botón. Esto ahorra tiempo, mejora la precisión, minimiza los desechos y reduce los costos.

Control de movimiento híbrido

Un sistema de automatización híbrido electroneumático puede ayudar a los fabricantes a aplicar las tecnologías adecuadas para cada función específica. Cuando lo más importante es la sostenibilidad, la flexibilidad de posición, la precisión, la estabilidad, el funcionamiento silencioso, la conectividad y el monitoreo, el movimiento eléctrico tiene grandes ventajas. Cuando las aplicaciones tienen limitaciones de espacio, exigen un funcionamiento robusto o requieren un diseño, instalación y puesta en marcha rápidos, el control de movimiento neumático es la mejor opción.

Las líneas de producción en la mayoría de las instalaciones de fabricación incluyen varios tipos de equipos OEM, y el producto se mueve entre las máquinas a lo largo de transportadores de transporte y acumulación. Estas líneas ofrecen muchas oportunidades para integrar el movimiento lineal tanto neumático como eléctrico.

Por ejemplo, una línea de producción de envases de bebidas típica incluye las siguientes funciones: estirar y moldear botellas, llenar y tapar botellas, transportar y acumular, etiquetar botellas, inspeccionar el llenado y etiquetar, empacar botellas en cajas y paletizar y envolver cajas. El moldeo por estiramiento-soplado, el plegado de cajas y la aplicación de pegamento se benefician del movimiento neumático, mientras que el transporte y posicionamiento de botellas dentro del equipo de llenado y etiquetado se beneficia del movimiento servo.

Los transportadores de transporte simples y los sistemas de paletización se benefician de ambas formas de movimiento: los transportadores pueden ser accionados por motores eléctricos y las paradas y puertas de productos pueden funcionar mediante accionamiento neumático. El manejo de cajas a granel se puede lograr con sistemas neumáticos, mientras que la interpolación y los ajustes finos de posición se pueden controlar mediante servomovimiento.

Ventajas de los sistemas de automatización híbridos

Los principales proveedores de tecnología de control de movimiento ofrecen ahora paquetes integrados de soluciones completas que incluyen control de movimiento eléctrico, neumático o híbrido. Estas soluciones integrales cuentan con dispositivos inteligentes a nivel de campo, control de movimiento, control de máquinas y análisis.

Las opciones neumáticas incluyen un cilindro neumático, un sistema de válvulas, un controlador, análisis y un tablero a través de una puerta de enlace, mientras que las eléctricas incluyen un actuador lineal eléctrico, un servomotor y un variador, un controlador y un tablero a través de una puerta de enlace. Si bien ambas tecnologías ofrecen paneles de control, los datos están disponibles directamente desde el servoaccionamiento y los sistemas neumáticos requieren la adición de sensores.

Soluciones completas e integradas como esta tienen muchos beneficios tanto para los fabricantes de equipos originales como para sus clientes. Como ya están diseñados y ensamblados, los sistemas de automatización híbridos pueden agilizar la adquisición, el desarrollo y la puesta en servicio. De lo contrario, los OEM deben obtener los componentes por separado y combinarlos y diseñarlos ellos mismos. Esto no sólo lleva más tiempo y añade complejidad a la cadena de suministro, sino que también puede introducir problemas de tamaño.

Los sistemas de automatización híbridos también ofrecen flexibilidad que permite a los OEM diseñar máquinas que puedan producir una variedad de tipos de productos, minimizar el tiempo de cambio y cumplir con los requisitos cambiantes a lo largo del tiempo. Como muchas empresas enfrentan una presión continua para aumentar el rendimiento y al mismo tiempo reducir los costos operativos, esto puede acortar los ciclos de producción, aumentar la utilización de la máquina y extender la vida útil del equipo.

Con la reconfiguración electrónica del control de movimiento, los operadores pueden cambiar los perfiles de movimiento sobre la marcha, y algunos sistemas ofrecen un diseño preparado para el futuro y están equipados con características que se pueden implementar ahora o en futuras generaciones de máquinas. Para ofrecer a los clientes el más alto nivel de flexibilidad, busque sistemas con actuadores eléctricos extremadamente versátiles que cubran una amplia gama de requisitos de aplicaciones.

Además de seguir siendo competitivos, los sistemas de automatización híbridos pueden mejorar la sostenibilidad del fabricante. Estos sistemas pueden proporcionar una mejor eficiencia de la máquina y reducir los desechos, lo que a su vez reduce el consumo de recursos y los costos. La eficiencia energética puede permitir alcanzar mejor los objetivos de sostenibilidad, mientras que el ahorro de costos puede reducir el costo total de propiedad. Para una mayor repetibilidad y uniformidad, es importante buscar un sistema con movimiento lineal eléctrico que proporcione los niveles más altos de confiabilidad y precisión.

Mayor flexibilidad, eficiencia y rendimiento

Los OEM pueden determinar si un sistema de automatización híbrido beneficiará a una aplicación mediante la evaluación de factores clave de la aplicación, que incluyen:

1. consumo de energía,
2. costos operativos,
3. flexibilidad de posición,
4. precisión,
5. vibración y ruido,
6. CAP-EX,
7. conectividad,
8. tamaño,
9. instalación y
10. tiempo de puesta en servicio y durabilidad.

Para seleccionar las soluciones más adecuadas que logren los resultados deseados, es fundamental trabajar con un socio experto en control de movimiento y transformación digital con una cartera completa de tecnologías y opciones de tamaño. Un socio como este puede ayudar a los OEM a encargar soluciones y ofrecer soporte a largo plazo.

Con los sistemas de automatización híbridos, las empresas no tienen que elegir entre rendimiento, flexibilidad, sostenibilidad, conectividad y costo. Pueden tenerlo todo: movimiento lineal potente y preciso, flexibilidad para cumplir con los requisitos de producción cambiantes, datos e información para maximizar la producción, consumo de energía optimizado y menor costo total de propiedad.