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"Los fabricantes deberían comenzar a adaptarse a diseños de máquinas para entornos de trabajo a 4 bares"

SMC colabora con los fabricantes de maquinaria en el diseño y desarrollo de máquinas energéticamente eficientes

Roy Schep, responsable de Eficiencia Energética de SMC Holanda

16/09/2022

Los fabricantes de maquinaria diseñan habitualmente las máquinas y equipos neumáticos para trabajar a una presión de 7 bares. Sin embargo, sabemos, por experiencia, que los usuarios pueden reducir sus costes energéticos, en algunos casos, hasta un 29%, reduciendo esta presión a 4 bares.

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Roy Schep, responsable de Eficiencia Energética de SMC Holanda.

El cambio a una presión de funcionamiento estándar de 4 bares ya se está produciendo en algunas grandes plantas de fabricación. Aunque todavía no se ha adoptado de forma generalizada, creemos que se convertirá en una práctica estándar en un futuro no muy lejano, sobre todo, a medida que se endurezcan las normativas y aumente la presión pública por una industria más eficiente desde el punto de vista energético.

Con este perspectiva, los fabricantes deberían comenzar a adaptarse a diseños de máquinas para entornos de trabajo a 4 bares. Emprender esta transición ahora puede convertirles en pioneros dentro de la industria, ayudándoles a ganar cuota de mercado e impulsando significativamente su responsabilidad social corporativa. Aunque al principio esta tarea pueda parecer desalentadora, trabajar con el socio tecnológico adecuado ayuda a garantizar un cambio sin problemas.

Aunque la gran mayoría de los componentes seguirán funcionando a 4 bares, es evidente que deben vigilarse estrechamente para asegurar un funcionamiento correcto.

Actuadores: un paso adelante

Cuando partimos de cero en el diseño de una máquina, tiene sentido comenzar por los elementos que hacen el trabajo: los actuadores. Generalmente, estos elementos son los que no pueden rendir al máximo, o a veces no rendir en absoluto cuando se utiliza una presion menor.

Hay dos variables clave: la fuerza y la velocidad. Basándonos en nuestra experiencia, en la mayoría de las aplicaciones horizontales los actuadores funcionan a menor presión porque solo actúan contra el rozamiento que se genera al trasladar una masa. Como resultado, en aplicaciones horizontales es normal dimensionar los actuadores, para que funcionen a una determinada velocidad.

Sin embargo, en aplicaciones verticales, la historia puede ser diferente, ya que la presión del cilindro tiene que superar el peso de la carga. Estas aplicaciones tienden a ser más críticas y exigir consideraciones específicas para garantizar que el actuador funcione eficientemente. La reducción de la presión a 4 bares puede requerir el uso de un cilindro de mayor diámetro para garantizar la fuerza requerida. En este caso, si el uso de un diámetro mayor es un problema por falta de espacio, nuestros multiplicadores de presión, serie VBA, proporcionan el nivel de presión requerido en ese punto específico de la aplicación sin tener que aumentar la presión de la línea principal. Esto permitiría utilizar el tamaño del actuador existente.

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Multiplicador de presión de la serie VBA.

En cualquier caso, un simple cálculo puede indicar la fuerza teórica del cilindro: F = P x A, donde F es la fuerza en Newtons, P es la presión en bares y A es el área efectiva del émbolo del cilindro en centímetros cuadrados. Como nota, si trabajar a 4 bares exige un tamaño de actuador mayor, el ahorro en el consumo de aire compensará cualquier coste adicional.

Un problema que puede surgir es el del espacio. ¿Qué ocurre si un cilindro con un diámetro mayor no encaja físicamente en el espacio de diseño designado? En este supuesto, SMC dispone en su portfolio de componentes de cilindros más compactos que otros proveedores.

Estos elementos cuentan también con una presión de funcionamiento mínima más baja y opciones de ahorro energético.

Otra opción es utilizar una tecnología diferente como un cilindro de doble fuerza. Una vez más, recurrir a la experiencia de un proveedor de neumática confiable resultará útil para especificar la solución óptima.

Válvulas: tomar el control

En realidad, no es la alta o la baja presión lo que controla la velocidad del actuador, sino el caudal de aire que recibe. Una vez definidos el diámetro del cilindro y la fuerza, es posible seleccionar el tamaño de la válvula. Ofrecemos válvulas direccionales y de proceso con el menor consumo de energía, ideales para su uso a 4 bares.

 

Boquillas, pistolas de soplado y unidades de vacío

Cuando se trata de boquillas de soplado y unidades de vacío, una presión mayor no significa un mayor rendimiento, sino todo lo contrario, por lo que un producto como una boquilla de alta eficiencia tiene el potencial de ofrecer ganancias notables. Esta solución puede maximizar la eficacia del soplado de aire gracias a un impacto de soplado más concentrado. Basándose en el 'Efecto Bernoulli', puede reducir el consumo de aire en un 10%.

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Unidad de vacio sertie ZK2.

Esta es una aplicación de estos elementos en un cliente que produce detergente líquido. La máquina de desbarbado de botellas de la empresa albergaba 25 boquillas de aire de un competidor de SMC, con un coste de 22.441 euros en consumo anual de aire. Tras un análisis de la aplicación, recomendamos que adoptara nuestras boquillas de alta eficiencia. Estos componentes podían proporcionar el mismo rendimiento de soplado (caudal y fuerza de impacto), pero con un diámetro de boquilla menor, que permitía una presión de entrada más baja. La reducción del consumo de aire supuso un ahorro de 6.183 euros al año, con un ROI de 1,57 meses. La realización del mismo proceso de sustitución en otras seis líneas supuso un ahorro total anual de 37.098 euros.

El firme compromiso de SMC con los 4 bares se puede apreciar igualmente en nuestras unidades de vacío, que realmente funcionan de forma óptima (máxima eficiencia) cuando se utiliza una presión de funcionamiento baja. A 4 bares, garantizamos la presión de vacío necesaria para sujetar el componente o el producto de forma segura. Más allá de esta presión, el aire (y el dinero) simplemente se desperdicia y la unidad de vacío pierde eficacia. Al aumentar la presión, no se obtiene más fuerza o velocidad, sino más ineficiencia.

Regular para optimizar

Como los reguladores manejan la presión en el punto de uso, pueden ser óptimos colaboradores en nuestro viaje hacia los 4 bares, en gran medida porque podemos utilizarlos para reducir, aún más, la presión en los puntos en los que sea posible. Esto podría incluir aplicaciones de soplado de aire o de vacío, dotando a la máquina de una eficiencia energética aún mayor. Todo ayuda.

Controlar la presión

Aunque un presostato no desempeña un papel directo en el concepto de 4 bares, puede resultar beneficioso a largo plazo. Por ejemplo, cuando se diseña una máquina para trabajar a 4 bares es necesario controlar la presión, ya que el margen es escaso. En primer lugar, la supervisión de la presión actúa como medida de control para que la máquina reciba los 4 bares que necesita. En segundo lugar, los presostatos pueden controlar el consumo de aire e identificar cualquier pérdida de presión. Las pérdidas de aire son algo que ninguna máquina puede permitirse, especialmente a 4 bares.

El futuro de los 4 bares

Los fabricantes de maquinaria han de proponer a los usuarios finales que adopten maquinaria que funcione a 4 bares para seguir siendo competitivos. Para ayudar a agilizar un proyecto que implique el diseño de una máquina a esta presión de funcionamiento, el equipo de expertos de SMC contribuirá a que tanto fabricantes como usuarios alcancen el resultado. Colaborando en las fases inciales del proyecto, podemos proporcionar el tamaño correcto para cada componente neumático y garantizar un menor consumo de energía sin comprometer el rendimiento de la máquina. Y por supuesto, los proyectos de modernización se benefician también de este enfoque.

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