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Sistemas tipo servoaccionamiento
en máquinas industriales

Desde hace muchos años, los servoaccionamientos se han venido utilizando en multitud de aplicaciones de control como etiquetados, envasados, etc. La evolución tecnológica de los últimos años, tanto en la construcción de los servomotores como en los propios controladores (Servodrives), ha permitido a éstos introducirse en campos que hasta hace poco, estaban reservados a ser resueltos mediante la utilización de robots.

La versatilidad de este tipo de accionamientos se traduce en multitud de aplicaciones: desplazamientos, posicionamientos, transporte, giro, regulaciones de caudal, máquinas, herramientas de todo tipo, manipulaciones, maquinaria industrial, etc. Por ello, es bueno profundizar en el dimensionamiento de este tipo de aplicaciones, las cuales se pueden implementar con simples modificaciones.

Pensemos en una máquina antigua que corta cartón en distintas medidas (ver Figura 1). El sistema actual consta de un motor principal para transmisión de bancada de entrada y salida con motores y cajas de reducción de relación 6:1. Además, incorpora giro volante en la bancada de entrada, el cual mediante un brazo transmite el movimiento al sistema de arrastre. Este último permite establecer el largo del corte, basado en el desplazamiento del la cremallera, y lleva incorporado un freno de seguridad en cada ciclo para evitar la diferencia de corte. Lo anterior es regulado por un microswitch neumático que activa la leva en la mesa de salida.

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Figura 1.

La velocidad del sistema es manejada a través de un variador de frecuencia de 10kW, el cual actualmente está limitado a 30 Hz, es decir, un máximo de 900 rpm del motor principal de 1500 RPM nominales. Actualmente, los golpes máximos (producción máxima) fabricando el producto con altura mínima son de 150 golpes/min, y los golpes máximos, con altura máxima, de 100 golpes/min.


Modificación

La modificación propuesta consiste en dejar el motor existente para el movimiento de las bancadas de entrada y salida, eliminando toda la transmisión mecánica existente entre la leva de la bancada de entrada, salida y el sistema de arrastre (cremallera, volante, trinquete y partes mecánicas, etc.). Luego, se instalan dos servomotores manejados por dos servodrives, trabajados en sincronismo para dar con precisión el corte con respecto a la velocidad de avance.

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Figura 2. Montaje de máquina con modificación.

En este sentido, se requiere servoaccionamientos, porque:

El avance debe ser exacto para obtener los milímetros correspondientes al largo del corte que se desea realizar (alta precisión).

El corte debe ser en velocidad y con un alto torque, ya que de lo contrario el cartón se rompe (alto desempeño dinámico).

La instalación de los servos corrige la programación del variador de frecuencia existente, de tal forma que opere a 50Hz, es decir, cerca de los 1.500 rpm nominales del motor, lo que permitirá aumentar el ciclaje de la máquina desde una velocidad actual de 150 golpes/min a una de 200 golpes/min.

Lo anterior no sólo significa un 30% más de productividad en la máquina, sino que además se corrigen los consumos de los motores. Por ejemplo, si el motor principal (jaula de ardilla) de 10 kW en 1.500 rpm trabajaba a 900 rpm, y tenía un consumo de 13A, la modificación puede reducir el consumo a 7A, lo que equivale a un ahorro de 6 amperes. Si calculamos la potencia por hora, da como resultado 4 kWh. El ahorro en un día sería de 96kWh y en un mes, de 2880 kWh. Si aplicamos una tarifa promedio de $70 el kWh, el ahorro mensual ascendería a $201.600, sólo en el accionamiento principal.

shh3.jpg (2176 bytes) Por José Henríquez,
Gerente Técnico de SHH Electrónica Industrial
www.shh.cl
Octubre 2010
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