Tradicionalmente, los fabricantes de equipos originales diseñan sus máquinas y equipos neumáticos para una presión de funcionamiento de 7 bares. Sin embargo, reduciendo esta presión a 4 bares, sé por experiencia que los usuarios finales pueden reducir sus costes energéticos hasta en un 29% en algunos casos, creando una poderosa USP para el OEM. Para ayudar a conseguir este resultado tan deseable, cada vez más fabricantes de equipos originales se ponen en contacto con nuestro equipo de expertos de SMC, que puede ofrecerles tanto los conocimientos técnicos como los productos necesarios para hacer realidad este concepto.
Por Roy Schep, Manager Eficiencia energética, SMC Países Bajos
ENERO 2022
El cambio a una presión de funcionamiento estándar de 4 bares ya se está produciendo en algunas grandes empresas manufactureras. Aunque todavía no se ha generalizado, creemos que se convertirá en una práctica habitual en un futuro no muy lejano, a medida que se endurezcan las normativas y aumente la presión pública en favor de una industria más eficiente desde el punto de vista energético.
Con esta idea en mente, los fabricantes de equipos originales deben empezar a prepararse para un panorama de 4 barras. Haciendo la transición ahora pueden convertirse en pioneros del sector, no sólo ayudando a captar una mayor cuota de un mercado que emerge con rapidez, sino impulsando significativamente su imagen corporativa. Sin duda, aunque esta tarea pueda parecer desalentadora en un primer momento, trabajar con el socio tecnológico adecuado puede ayudar a garantizar un cambio sin problemas.
Aunque la gran mayoría de los componentes de la máquina seguirán funcionando a 4 bares, por supuesto debemos vigilar de cerca algunos de ellos para asegurarnos de que funcionan según lo previsto.
Actuadores: un paso adelante
Cuando se diseña una máquina desde cero, tiene sentido empezar por los componentes que hacen el trabajo: los actuadores. En términos generales, son los elementos que pueden no rendir al máximo, o a veces no rendir en absoluto, utilizando una presión más baja.
Hay dos variables clave: la fuerza y la velocidad. En mi experiencia, los actuadores en la mayoría de las aplicaciones horizontales funcionan a menor presión de suministro porque sólo actúan contra la fricción, no contra la fuerza. Como resultado, es normal dimensionar los actuadores para su uso en orientaciones horizontales para que funcionen a una determinada velocidad.
En aplicaciones verticales, sin embargo, la historia puede ser diferente, ya que la presión del cilindro tiene que superar la presión de la carga. Estas aplicaciones tienden a ser más críticas y suelen exigir consideraciones específicas para garantizar que el actuador cumpla el objetivo previsto. La reducción de la presión a 4 bar en aplicaciones verticales puede requerir el uso de un actuador de mayor diámetro para garantizar la fuerza necesaria. Si el uso de un diámetro mayor es un problema debido a la falta de espacio, nuestros amplificadores de presión de la serie VBA pueden proporcionar el nivel de presión necesario en esa parte local de la aplicación sin tener que aumentar la presión de la línea principal, lo que permite utilizar el tamaño de actuador existente.
En cualquier caso, un simple cálculo puede indicar la fuerza teórica del cilindro: F= P x A, donde F es la fuerza en Newton, P es la presión en bar y A es el área efectiva del orificio del cilindro en cm2. Si para trabajar a 4 bares es necesario un diámetro mayor, el ahorro de aire compensará el sobrecoste.
Un problema que puede surgir es el del espacio. ¿Qué ocurre si un cilindro con un diámetro mayor no cabe físicamente en el espacio de diseño previsto? En este caso, hay que escudriñar para seleccionar un proveedor que pueda ofrecer soluciones de actuadores compactos y ligeros. Una empresa como SMC ofrece soluciones de cilindros más compactos que sus competidores. Estos productos también ofrecen una presión mínima de funcionamiento más baja y una serie de conceptos de ahorro de energía.
La otra opción es utilizar una tecnología diferente, como un cilindro de doble fuerza. Una vez más, recurrir a la experiencia de un proveedor de neumáticos de renombre resultará útil para especificar la solución óptima.
Válvulas: tome el control
En realidad, no es la presión alta o baja la que controla la velocidad del actuador, sino el caudal de aire que recibe. Si necesita mayor velocidad, la válvula la controlará por usted. 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, lo que las hace ideales para su uso a 4 bar.
Sopladores y aspiradores
Cuando se trata de soplantes y unidades de vacío, una mayor presión 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. De hecho, regido por el efecto Bernoulli, puede mejorar el empuje del soplado de aire en un 10%.
Recientemente hemos visto esto en acción en un cliente que produce detergente líquido. La máquina desenroscadora 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 al cliente que adoptara nuestras boquillas de alta eficiencia. Estos productos podían proporcionar el mismo rendimiento de soplado (caudal y fuerza de impacto), pero con un diámetro de boquilla menor, lo que permitía una presión de entrada más baja. La reducción del consumo de aire permitió ahorrar 6.183 euros al año, amortizándose en sólo 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 también es visible en nuestras unidades de vacío, que realmente funcionan de forma óptima (máxima eficiencia) cuando se utiliza una presión de funcionamiento baja. A 4 bar, garantizamos la presión de vacío necesaria para sujetar firmemente el componente o producto. Por encima de esta presión, simplemente se desperdicia aire (y dinero) y la unidad de vacío pierde eficacia. Al aumentar la presión, no se obtiene más fuerza o velocidad, sino más ineficacia.
Regular para acumular
Como los reguladores manejan la presión en el punto de uso, pueden ser buenos colaboradores en el viaje de 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.
Control de 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 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 fugas de aire son algo que ninguna máquina puede permitirse, especialmente a 4 bares.
El futuro de 4 bares
Los fabricantes de equipos deben 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 para esta presión de funcionamiento, el equipo de expertos de SMC puede ofrecer el resultado óptimo tanto para los fabricantes de equipos originales como para los usuarios finales. Mediante un compromiso temprano con el proyecto, podemos proporcionar el dimensionamiento correcto para cada componente neumático y garantizar que consuma menos energía sin comprometer el rendimiento de la máquina. Además, podemos ofrecer soluciones con un impacto mínimo en los componentes circundantes o de conexión, evitando así cualquier tiempo y coste innecesarios de rediseño. Los proyectos de modernización también se benefician de este enfoque.
