Existen numerosos factores técnicos y comerciales que los fabricantes de equipos originales (OEM) deben evaluar al diseñar soluciones de control de movimiento para maquinaria industrial. Muchos tipos de maquinaria industrial utilizan el control de movimiento para realizar sus funciones, y algunas de las tecnologías más populares que los OEM utilizan para el control de movimiento lineal son los actuadores lineales neumáticos y eléctricos. El control de movimiento puede ser iniciado manualmente por operadores o automáticamente por plataformas de control avanzadas.
Al diseñar sistemas de automatización, los fabricantes de equipos originales (OEM) históricamente han tenido que elegir entre tecnologías de control de movimiento. Tanto el movimiento neumático como el eléctrico tienen sus ventajas: el movimiento neumático se considera robusto y fácil de usar y mantener, mientras que el movimiento eléctrico se percibe como inteligente, rápido y preciso. Los OEM han tenido que seleccionar la tecnología que ofreciera el mayor beneficio a una aplicación, pero, en algunas aplicaciones, se sacrificaron necesidades clave en favor de otras.
Los procesos y las prioridades de las aplicaciones han evolucionado con el tiempo. La sostenibilidad es hoy la máxima prioridad en casi todas las industrias, mientras que los procesos se han vuelto más complejos y requieren movimientos más precisos y eficientes. Las funciones se consolidan en espacios más pequeños con menos componentes.
También ha habido un cambio importante. Los fabricantes de equipos originales (OEM) ya no tienen que elegir solo una tecnología. Existen sistemas de automatización híbridos que combinan las ventajas de las tecnologías neumática y eléctrica para ofrecer el máximo beneficio en aplicaciones complejas de control de movimiento.
Tendencias que impulsan los sistemas de automatización híbridos
Algunos fabricantes de equipos originales (OEM) podrían preguntarse por qué se necesita el movimiento lineal eléctrico además del neumático. Al reconocer las diversas tendencias que impulsan la evolución y el uso de los sistemas de automatización híbridos, podemos comprender mejor cómo surgieron las soluciones multitecnológicas. La sostenibilidad, la transformación digital, el diseño de máquinas y la presión competitiva influyen en su popularidad.
Sostenibilidad
En todos los sectores, se presta cada vez más atención al consumo energético, las emisiones de carbono y el ahorro de costes. El sentido de responsabilidad personal, la demanda de los clientes, las regulaciones gubernamentales y la presión de las partes interesadas impulsan este enfoque, y muchas empresas están asumiendo compromisos y objetivos a largo plazo basados en ambiciosas iniciativas de cero emisiones netas.
Los sistemas de control de movimiento que utilizan menos energía y pueden funcionar con recursos renovables son clave para los equipos energéticamente eficientes y son parte de una estrategia corporativa sustentable.
Transformación digital
Los fabricantes actuales interactúan con la automatización digital y las interfaces de usuario detalladas en su día a día y esperan la misma capacidad digital de los sistemas industriales. A medida que las empresas transforman digitalmente sus operaciones, están observando beneficios reales y fiables.
Los sensores integrados en los dispositivos monitorizan continuamente la temperatura, la posición, la carga y el desgaste en tiempo real. La monitorización, la configuración y el diagnóstico automáticos, así como los datos recopilados del proceso, presentados en paneles de control, ofrecen a los operadores la información necesaria para tomar decisiones fiables e informadas. Los sistemas de control de movimiento conectados permiten a los operadores analizar el rendimiento de la producción, el consumo energético y la fiabilidad.
El acceso a esta información a través de paneles de control permite a los fabricantes controlar mejor y mejorar continuamente sus operaciones y, en última instancia, su producción.
Competencia del mercado
Entre la escasez de mano de obra y los problemas en la cadena de suministro, mantener una ventaja competitiva nunca ha sido tan difícil para las empresas. Además, la transformación digital de la fabricación industrial y las tecnologías avanzadas que la impulsan han permitido que las empresas que invierten en ella optimicen significativamente sus operaciones.
Ahora es más necesario que nunca mantener la agilidad para responder a las cambiantes necesidades del mercado y satisfacer con fiabilidad la demanda de los clientes para mantenerse a la vanguardia. Los fabricantes deben minimizar el tiempo de inactividad de las máquinas y maximizar la producción, y la incorporación de soluciones de automatización híbrida conectada puede ayudar a mejorar la fiabilidad y el tiempo de actividad de las máquinas.
Para optimizar el consumo de energía, optimizar las operaciones y mantenerse a la vanguardia de sus sectores, 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 sistemas neumáticos.
Los fabricantes de equipos originales (OEM) tienen una oportunidad significativa de incorporar sistemas de automatización híbridos en diseños de máquinas que se alineen mejor con las mayores necesidades y preocupaciones de sus clientes y las aborden.
Automatización y diseño de máquinas contemporáneas
Una forma en que las empresas superan los desafíos y aumentan la producción es integrando máquinas más pequeñas y sofisticadas en sus líneas de producción. Un espacio reducido permite que más máquinas quepan en el mismo espacio de producción, y la tecnología avanzada de control de movimiento permite automatizar tareas de mayor precisión, desde el ensamblaje hasta la inspección final del producto.
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 mayor flexibilidad de posición para que los operadores puedan cambiar los programas de la máquina con solo pulsar un botón. El uso de máquinas con estas características puede resultar en una mayor producción en menos tiempo, mejorar la sostenibilidad y reducir los costos.
Cómo seleccionar control de movimiento neumático, eléctrico o híbrido
Hay muchas opciones de control de movimiento disponibles, y puede resultar confuso saber cómo elegir. ¿Cuándo utilizan los fabricantes de equipos originales (OEM) sistemas eléctricos, neumáticos y ambos?
Hay muchos factores y preocupaciones a tener en cuenta 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 de 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 ofrece ventajas específicas según las necesidades de la aplicación, y cada aplicación puede beneficiarse de uno o ambos. En algunas aplicaciones, es evidente cuál es la mejor opción. Para un mecanismo sencillo que empuje cajas fuera de una cinta transportadora, un cilindro neumático es la opción más adecuada. Sin embargo, si estas cajas deben clasificarse en diferentes líneas o posiciones de la cinta transportadora, se requiere un actuador eléctrico multiposición.
En aplicaciones más complejas, la elección puede resultar confusa. Esto indica que ambas aplicaciones pueden obtener el mayor beneficio. Los cilindros electromecánicos pueden usar aire comprimido a través de un conector neumático para sellar el aire en aplicaciones de llenado. En sistemas de ensamblaje, un sistema lineal eléctrico multieje puede usar una pinza neumática. Y un eje lineal eléctrico que opera en dirección vertical puede usar un cilindro neumático para compensar el peso.
La automatización entre tecnologías permite a los fabricantes de equipos originales 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 gas comprimido que actúa físicamente sobre un mecanismo para producir el movimiento requerido. Se ha comprobado que las soluciones neumáticas ofrecen un funcionamiento robusto en cuanto a hardware, diseño e instalación, y generalmente hay menos componentes que cambiar o reemplazar al actualizar 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. Quizás por eso la neumática se considera a menudo una tecnología de movimiento discreto, apta únicamente para extender o retraer completamente un mecanismo.
Sin embargo, la innovación continua impulsada por los proveedores de tecnología de control de movimiento ha ampliado las posibilidades. Por ejemplo, se puede lograr un movimiento de rotación continuo mediante actuadores de un cuarto de vuelta.
También se dispone de sensores y controles de flujo para supervisar y optimizar el funcionamiento, mientras que el control de presión diferencial permite que el equipo logre un posicionamiento neumático continuo. Mediante válvulas solenoides electroneumáticas de encendido/apagado relativamente pequeñas o válvulas de posicionamiento moduladoras, se aplica una presión controlada contra una contrapresión constante.
Los operadores pueden controlar la posición manualmente utilizando botones e interruptores o automáticamente utilizando un controlador lógico programable (PLC) o un controlador de bucle.
Control de movimiento eléctrico
Los actuadores eléctricos combinados con servomotores se distinguen por su alta velocidad, precisión milimétrica y eficiencia, y logran el movimiento mediante la conversión de electricidad en movimiento rotatorio 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, así como prácticas de diseño que las soluciones de movimiento neumático.
Cada servomotor está asociado a un variador que sigue las señales de comando para proporcionar la función deseada y puede proporcionar un posicionamiento preciso, velocidades angulares precisas y perfiles de aceleración variables. Con este rango, los servosistemas pueden proporcionar control de movimiento posicional para diversas aplicaciones, desde un brazo robótico hasta transportadores de rotación continua.
Dado que los servoaccionamientos y controladores son dispositivos con microprocesador, tienen un alto nivel innato de funcionalidad integrada y pueden ofrecer directamente funciones de diagnóstico y registro de datos locales y remotos para tableros.
La conexión de PLC y otros controladores a sistemas de servomovimiento puede ayudar a los fabricantes de equipos originales (OEM) a lograr un control y una sincronización de movimiento aún más avanzados. Las funciones especializadas incluyen posicionamiento de alta precisión con repetibilidad submicrónica, levas y engranajes electrónicos, y pueden beneficiar a las aplicaciones más complejas, como el mecanizado, la robótica y los equipos de fabricación.
Por ejemplo, una línea de envasado puede actualizarse de discos de levas mecánicos a un sistema de servomovimiento con discos de levas eléctricos. Mientras que cambiar de formato con discos mecánicos es complejo, lento y propenso a errores, la conversión de la máquina con discos de levas eléctricos se realiza con solo pulsar un botón. Esto ahorra tiempo, mejora la precisión, minimiza los desperdicios y reduce los costes.
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 la sostenibilidad, la flexibilidad de posición, la precisión, la estabilidad, el funcionamiento silencioso, la conectividad y la monitorización son cruciales, el control de movimiento eléctrico ofrece grandes ventajas. Cuando las aplicaciones tienen limitaciones de espacio, exigen un funcionamiento robusto o requieren un diseño, una instalación y una puesta en marcha rápidos, el control de movimiento neumático es la mejor opción.
Las líneas de producción en la mayoría de las plantas de fabricación incluyen diversos tipos de equipos OEM, con el producto moviéndose entre máquinas a través de transportadores de transporte y acumulación. Estas líneas ofrecen numerosas oportunidades para integrar el movimiento lineal neumático y eléctrico.
Por ejemplo, una línea de producción típica de envases de bebidas incluye las siguientes funciones: moldeo por soplado y estirado de botellas, llenado y tapado de botellas, transporte y acumulación, etiquetado de botellas, inspección, llenado y etiquetado, empaquetado de botellas en cajas, paletizado y retractilado de cajas. El moldeo por soplado y estirado, el plegado de cajas y la aplicación de pegamento se benefician del movimiento neumático, mientras que el transporte y posicionamiento de botellas en las máquinas de llenado y etiquetado se beneficia del movimiento servo.
Los transportadores de transporte sencillos y los sistemas de paletización se benefician de ambos tipos de movimiento: los transportadores pueden accionarse mediante motores eléctricos, y los topes y compuertas de producto pueden operarse mediante accionamiento neumático. La manipulación de cajas a granel se puede realizar mediante accionamiento neumático, mientras que la interpolación y los ajustes precisos de posición pueden controlarse mediante servomotores.
Ventajas de los sistemas de automatización híbridos
Los principales proveedores de tecnología de control de movimiento ofrecen ahora paquetes de soluciones integrales que incluyen control de movimiento eléctrico, neumático o híbrido. Estas soluciones integrales incluyen 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 panel de control mediante una puerta de enlace. Las opciones eléctricas incluyen un actuador lineal eléctrico, un servomotor y un variador, un controlador y un panel de control mediante 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 sensores adicionales.
Soluciones completas e integradas como esta ofrecen numerosas ventajas tanto para los fabricantes de equipos originales (OEM) como para sus clientes. Al estar ya diseñados y ensamblados, los sistemas de automatización híbridos pueden agilizar la adquisición, el desarrollo y la puesta en marcha. De lo contrario, los OEM deben obtener los componentes por separado, adaptarlos y diseñarlos ellos mismos. Esto no solo demora más y añade complejidad a la cadena de suministro, sino que también puede generar problemas de dimensionamiento.
Los sistemas de automatización híbridos también ofrecen flexibilidad, lo que permite a los fabricantes de equipos originales (OEM) diseñar máquinas capaces de producir una amplia gama de productos, minimizar el tiempo de cambio y satisfacer las necesidades cambiantes a lo largo del tiempo. Dado que muchas empresas se enfrentan a la presión constante de aumentar la productividad y reducir los costos operativos, esto puede acortar las tiradas de producción, aumentar la utilización de las máquinas y prolongar la vida útil de los equipos.
Con la reconfiguración electrónica del control de movimiento, los operadores pueden cambiar los perfiles de movimiento sobre la marcha. Algunos sistemas ofrecen un diseño con visión de futuro y están equipados con funciones que pueden implementarse ahora o en futuras generaciones de máquinas. Para ofrecer a los clientes la máxima flexibilidad, busque sistemas con actuadores eléctricos extremadamente versátiles que cubran una amplia gama de requisitos de aplicación.
Además de mantener la competitividad, los sistemas de automatización híbridos pueden mejorar la sostenibilidad del fabricante. Estos sistemas pueden proporcionar una mayor eficiencia de las máquinas y reducir los desechos, lo que a su vez disminuye el consumo de recursos y los costos. La eficiencia energética puede permitir alcanzar mejor los objetivos de sostenibilidad, mientras que el ahorro en costos puede reducir el costo total de propiedad. Para una mayor repetibilidad y uniformidad, es importante buscar un sistema con movimiento lineal eléctrico que ofrezca los más altos niveles de confiabilidad y precisión.
Mayor flexibilidad, eficiencia y rendimiento
Los OEM pueden determinar si un sistema de automatización híbrido beneficiará a una aplicación evaluando factores clave de la aplicación, incluidos:
1. consumo de energía,
2. costos operativos,
3. flexibilidad de posición,
4. precisión,
5. vibración y ruido,
6. Gastos de capital,
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 dimensionamiento. Un socio como este puede ayudar a los fabricantes de equipos originales (OEM) a implementar 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 coste. Pueden tenerlo todo: movimiento lineal preciso y potente, flexibilidad para adaptarse a las cambiantes necesidades de producción, datos e información para maximizar la producción, optimización del consumo energético y un menor coste total de propiedad.
Hora de publicación: 05-dic-2023