La elección correcta de la tecnología de automatización

A mediados del siglo XX, definir cuál era el mejor concepto de automatización no presentaba dudas: las soluciones neumáticas. Hoy en día, hay cinco tecnologías de igual trascendencia.

La historia de la automatización con sistemas neumáticos y eléctricos es interesante ya que revela dos caminos opuestos.

Inicialmente, la neumática básica experimentó un fuerte crecimiento en cuanto a funcionalidad tecnológica gracias a la servoneumática. La expansión promovida por posiciones intermedias y perfiles de recorrido abrió la puerta a un gran número de nuevas posibilidades para la neumática. Lo nuevo en estos casos fue consecuencia de tres factores: el desarrollo de válvulas proporcionales de lazo cerrado, nuevos sensores y el correspondiente procesamiento de datos. La neumática digitalizada es el desarrollo más reciente y se refiere a las apps que controlan el sistema mecánico.

Por su parte, la automatización eléctrica evolucionó inicialmente en los segmentos tecnológicos y de costo medios y altos.

Simplified Motion Series es la primera generación de sistemas desarrollados explícitamente para cumplir a la vez con los criterios de funcionalidad y bajo costo. A menos que existan limitaciones específicas, tales como protección contra explosión o clases IP, las soluciones eléctricas se pueden usar para todas las tareas de automatización.

 

1| Neumática: simple, robusta y de bajo costo

Las ventajas de los sistemas neumáticos aparecen a la hora de realizar tareas de retener, sujetar y prensar. Una vez concluida la operación, el sistema neumático ya no requiere más energía adicional en forma de aire comprimido. En cambio, los actuadores eléctricos están siempre energizados y, por lo tanto, consumen ininterrumpidamente corriente eléctrica.

Es por esta razón que la tecnología neumática, por ser simple y robusta para recorrido hasta posiciones finales, es utilizada en casi todas las tecnologías de automatización.

 La elección correcta de la tecnología de automatización

Características de la neumática

  • Especialmente adecuada para tareas de retener, sujetar y prensar;
  • Recorrido hasta posiciones finales;
  • Amplia gama de versiones: cilindros ISO, guías integradas, etc.
  • Gran variedad de aplicaciones: temperatura, resistencia a la corrosión y a sustancias químicas, seguridad de alimentos;
  • Tecnología robusta y sencilla, con bajos requerimientos de mantenimiento.

 

2| Servoneumática: posicionamiento económico de cargas pesadas

La servoneumática se caracteriza por un movimiento suave para piezas delicadas y libre posicionamiento, cambios rápidos de control de posición a control de fuerza y capacidad para transportar grandes cargas de hasta 300 kg.

Con servoneumática también se pueden definir perfiles de recorrido. De este modo se consigue incluir varios pasos en una sola estación aplicando secuencialmente distintos parámetros y herramientas a una pieza de trabajo.

La elección correcta de la tecnología de automatización 

 

Características de la servoneumática

  • Ideal para movimiento suave y libre posicionamiento de piezas de trabajo;
  • Excelente para aplicaciones con control de fuerza;
  • Cambio rápido de control de posición a control de fuerza;
  • Movimiento de cargas de hasta 300 kg en sentido horizontal o 100 kg en sentido vertical;
  • Carreras de hasta 2.000 mm.

 

3| Neumática digitalizada: el futuro de la neumática es digital

La neumática digitalizada es el más reciente desarrollo de la neumática. Se la controla utilizando Motion Apps, lo que pone fin a la era de productos accionados por hardware.

En términos de funcionalidad, es una solución que puede hacer exactamente lo mismo que la neumática convencional o la servoneumática. Sin embargo, en tareas complejas, lo hace con una cantidad considerablemente menor de componentes, ya que las apps controlan las piezoválvulas que se encargan de todas las funciones neumáticas y servoneumáticas.

Sus ventajas también se extienden a otras áreas, incluso con niveles de confiabilidad antes desconocidos. Ofrece ajustes absolutamente reproducibles e inviolables de configuraciones complejas con, por ejemplo, un gran número de actuadores operando en simultáneo. Ya no se necesita una regulación tediosa y prolongada de válvulas mecánicas de control de flujo, mientras el ajuste en rampa de las válvulas de control de flujo garantiza un recorrido virtualmente libre de vibración. Todo esto se traduce en tiempos de ciclo más rápidos y una mayor vida en servicio de los componentes utilizados.

 

Estandarización y flexibilidad no son incompatibles

La neumática digitalizada también conjuga dos importantes requerimientos que plantean muchos sistemas de producción modernos: a pesar de una extrema estandarización, debe haber un elevado nivel de versatilidad, por ejemplo en cambios de formato hasta llegar a un tamaño de lote de uno.

Los preajustes pueden quedar definidos en las apps y ahorran mucho tiempo de puesta a punto. Determinadas apps también hacen posible un mantenimiento predictivo. La condición de los componentes o sistemas puede ser monitoreada en el borde en la misma máquina, a nivel local en una computadora central o en la nube a través de un host.

La neumática digitalizada también puede, por ejemplo, compensar por fluctuaciones de presión dentro de ciertos parámetros definidos por el usuario. Pero si el requerimiento de aire comprimido aumenta a causa de una suba importante en la fricción del cilindro, ese cilindro podrá ser reemplazado durante un momento que no haya producción, evitando la aparición de un mal funcionamiento.

 

Pronóstico: las tres tecnologías seguirán estando

Festo pronostica que la neumática digitalizada no reemplazará por completo la neumática convencional y la servoneumática. Esto sólo sucederá en aquellos casos donde valga la pena y las tareas en cuestión exijan una tecnología acorde.

Por ejemplo, si la tarea es un simple movimiento continuo entre A y B, la neumática convencional seguirá siendo el principal candidato. Pero si se deben transportar cargas pesadas, conseguir un movimiento suave y cambiar rápidamente de control de posición a control de fuerza, la respuesta siempre seguirá siendo la servoneumática.

La elección correcta de la tecnología de automatización 

 

Características de la neumática digitalizada

  • Funciones de válvula controladas por software vía Motion Apps: neumática y servoneumática;
  • Máxima estandarización combinada con máxima flexibilidad;
  • Numerosas funciones neumáticas en un solo hardware;
  • Gran precisión: funciones de autocorrección, por ejemplo mediante machine learning;
  • Muy elevada confiabilidad de proceso mediante monitoreo de condiciones y de proceso;
  • Cambios rápidos de formatos;
  • Posicionamiento libre con y sin planificación de movimiento.

 

4| Simplified Motion Series: simple, bajo costo, precisión

Es una tecnología eléctrica de accionamiento cuyos componentes ofrecen por primera vez soluciones eléctricas de accionamiento simples. Son de bajo costo y precisos para movimientos lineales o giratorios entre dos posiciones finales,  con una elevada confiabilidad de proceso gracias a un control de velocidad y fuerza bien definido y confiable. 

Se suman el protocolo IO-Link integrado que ofrece diagnósticos y una conexión Industria 4.0 a la nube. El comisionamiento se puede realizar sin software. A pesar de su diseño simple, puede incorporar conceptos modernos de comunicación y control.

 

Características de Simplified Motion Series

  • Adecuada para movimiento eléctrico simple hasta posiciones finales;
  • Comisionamiento sin software y sin necesidad de programación;
  • Elevada confiabilidad de proceso gracias a velocidad y respuesta dinámica claramente definidas;
  • E/Ss digitales e IO-Link integrados cómo estándar;
  • IO-Link para regulación flexible de fuerza y posicionamiento;
  • Actuadores eléctricos de válvula integrados e inteligentes.

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5| Automatización eléctrica con servoaccionamientos tradicionales

Ofrece millones de combinaciones para movimientos multieje lineales o giratorios en configuraciones flexibles destinadas a tareas muy diversas, por ejemplo sistemas de tipo ‘tomar y colocar’ que alimentan y retiran envases de plástico durante termoformado, una operación con posiciones intermedias infinitamente variables. Al mismo tiempo se mueven de manera muy precisa, rápida y dinámica, aplicando una gran fuerza. También pueden realizar movimientos sincronizados a través de múltiples ejes o combinaciones utilizando robots cartesianos flexibles.

Dicho sea de paso: más de un 60% de las servo aplicaciones eléctricas son giratorias donde el sistema mecánico no es fijo. Los servoaccionamientos eléctricos demuestran una gran flexibilidad especialmente en procesos de torneado y enroscado.

 La elección correcta de la tecnología de automatización

 

Características de las soluciones con servoaccionamientos tradicionales

  • Para posiciones intermedias, velocidades precisas y movimientos mecánicos;
  • Buena confiabilidad de proceso con tiempos de ciclo garantizados;
  • Sistema mecánico con diseño de pórtico y vástago de pistón, con tensiones de 24 V a 415 V;
  • Combinaciones de servoaccionamiento y motor para movimientos multieje sincronizados;
  • Se pueden combinar accionamientos lineales con robots cartesianos dinámicos y flexibles;
  • Elevada flexibilidad en movimientos giratorios.

 

Conclusión

Cada una de estas tecnologías tiene sus ventajas y también sus desventajas. Muchas veces es posible combinar estas ventajas implementando sistemas con diferentes tecnologías.

 

Preparado en base a un documento técnico de Festo.

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