17 abril 2009

Automatizar y reacondicionar máquinas viejas, usadas o antiguas

En los tiempos de euforia compradora como los que hemos vivido años atrás, pocos se planteaban automatizar máquinas viejas. Era más fácil tirar lo que teníamos y comprar una máquina nueva. Pero eso es un grave error, porque a veces incluso las máquinas viejas tienen una calidad superior a las máquinas nuevas, pueden reacondicionarse, automatizarse, e integrarse en la industria casi como si de una máquina nueva se tratase, consiguiendo además un gran ahorro económico.
.En este artículo vamos a hablar un poquito de la automatización de máquinas viejas, en particular del uso de controladores oleohidráulicos para esta actividad.
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Pero antes de empezar a hablar de las máquinas viejas mencionemos un hecho curioso. Si buscamos en google entre comillas "como reacondicionar máquinas viejas" no obtendremos ningún resultado. Tampoco si hacemos lo mismo con máquinas usadas o máquinas antiguas. Nadie ha escrito nunca tampoco sobre cómo "automatizar máquinas viejas", antiguas o usadas. Tan sólo con "reacondicionar máquinas viejas" ha aparecido un artículo sobre una lavadora doméstica. Pues nada, apareceremos en solitario en google por si a alguien le da por buscar sobre esta temática. Y más de uno lo debería hacer, pues el reacondicionamiento y automatización de máquinas viejas puede ser una perfecta fuente de actividad para una época de crisis profunda como la que estamos inmersos.
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Por ejemplo, con pocos euros pueden conseguirse cosas tan sencillas como la secuenciación de arranque de motores en línea de producción, y conseguir en ello sustanciales reducciones de los picos de demanda energética que solicitamos a la red.
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Pero en esta ocasión vamos a centrarnos en la oleohidráulica. La hidráulica se percibe normalmente como una formidable fuente de potencia, pero que a la vez es difícil de controlar. Es excelente para aplicar grandes fuerzas o mover objetos pesados, pero a veces tiene la reputación de ser propensa a los choques y cara de mantener. Esa percepción puede habar sido verdad durante años, y ello ha provocado que la industria esté llena de máquinas hidráulicas sin automatizar. Pero una nueva clase de controles electrónicos está dando a la hidráulica una nueva variante como fuerza motriz precisa y de alto rendimiento, una nueva solución para muchas aplicaciones que requieren esfuerzos elevados.
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Esto es especialmente importante en la economía actual, donde retro-ajustando un sistema de control puede conseguirse que una vieja máquina funcione también o mejor que una nueva a mucho menor coste. Y tanto para máquinas viejas como nuevas, la nueva generación de controladores oleohidráulicos pueden programarse para añadir nuevas características de automatización que no podían alcanzarse antes.
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Ejemplo en una industria forrajera con máquinas compactadoras
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Un ejemplo de cómo puede mejorarse la productividad mediante controles oleohidráulicos es un proyecto ejecutado en Valley Hay Co., Harrisburg, Ore. La compañía procesa todo tipo de productos forrajeros usados para la alimentación animal, incluyendo alfalfa, heno y otras herbáceas. El heno procesado por la compañía se exporta fuera del país. Para minimizar los costes de embarque, Valley Hay comprime las balas aproximadamente un 50 % antes de cargarlas en contenedores de barcos.
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La compañía ha empleado máquinas hidráulicas para comprimir balas durante muchos años. Pero las balas de productos forrajeros distintos no se comprimen de la misma forma. La alfalfa es lo más fácil porque contiene poco aire. En el otro extremo del espectro, rye gras es el más difícil porque sus tallos son secos y rígidos. Incluso cuando se comprime el mismo tipo de material, cada ciclo se comprime de forma diferente porque las dos balas no tienen el mismo peso.
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Las cuatro viejas prensas hidráulicas de Valley Hay usan un sistema de control basado en PLC para los cilindros hidráulicos de las máquinas. Este sistema no puede variar la velocidad de compresión con cada bala para tener en cuenta la variabilidad del material que se está comprimiendo. Las prensas viejas operan a una velocidad relativamente baja y constante. Los viejos PLC no controlan que el sistema hidráulico actúe con suavidad. Esto acaba originando golpes y, consecuentemente más tiempo de parada y gastos de reparación.
En Valley Hay se desarrolló una nueva prensa de gran capacidad, se buscaba una forma más adecuada de controlar los cilindros hidráulicos de 72" con diámetro interior de 13". Los nuevos cilindros necesitaban ser sincronizados dentro de una tolerancia de ¼" y operar tan rápidamente como fuese posible basándose en el material agrícola que se estaba comprimiendo. Esto requeriría controles hidráulicos que generalmente son más precisos y versátiles que los típicamente usados en la industria de agricultura.
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Los promotores del proyecto buscaron la solución en la industria de productos forestales donde se usan controles hidráulicos sofisticados, y encontraron que estos controles podían solucionar el problema. Se buscaron controladores fabricados por Delta Computer Systems Inc., Vancouver, Wash.
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Se seleccionó el controlador del movimiento programable RMC150 de Delta, y la programación se realizó con el paquete de software de programación RMC, de Delta. Inicialmente, Delta sugirió el standard RMC para la sincronización del movimiento de los cilindros. Sin embargo, este control de instrucciones a cierta velocidad no necesariamente permite que el sistema hidráulico vaya tan rápido como sea posible. Ello origina movimientos lentos, y las prensas comienzan a dar errores cuando la fuerza de compresión de los cilindros va a máxima velocidad. El problema se solucionó desarrollando un algoritmo de movimiento de rápida sincronización.
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El algoritmo desarrollado es en esencia un comando en bucle abierto que se aplica selectivamente a diferentes válvulas, lo que permite que la hidráulica mueva los cilindros a alta velocidad. El algoritmo siempre proporciona un voltaje de control total en el eje que está detrás, y regula el voltaje de control a los otros ejes de forma que así todos los ejes quedan sincronizados. En contraste, el comando en bucle cerrado standard no puede moverse a máxima velocidad, y aún retiene el control.
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Valley Hay Co. deseaba también incrementar el rendimiento de sus prensas, que funcionaban a una única velocidad para comprimir los materiales más difíciles. Después de retroajustar los controles, las prensas ahora funcionan a la máxima velocidad que requiere el material que se está comprimiendo.
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Delta implementó el algoritmo con el programa de usuario RMCTools. Los programas de usuario son similares a macros en lenguajes de computadores convencionales, pero con una interface gráfica. Los programas de usuario de Delta hacen fácil crear secuencias de movimiento y son lo bastante poderosos como para implementar controles avanzados de alta velocidad.
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Impresionantes mejoras
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El nuevo algoritmo de movimiento multieje sincronizado trabajó tan bien que los diseñadores decidieron aplicar el algoritmo a otros cuatro cilindros hidráulicos, que extraían la bala después de completar la compresión, y carrera de retracción en los cilindros de las prensas.. Para controlar estos ejes adicionales, Valley Hay añadió un segundo controlador del movimiento RMC150 a la máquina. El actuador del precompresor de un solo eje que empuja la bala a su posición en la prensa también implementa un movimiento en bucle cerrado. Un PLC proporciona un control de supervisor básico, simplemente indicando al Delta RMCs que arranque sus programas.
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Los resultados operativos fueron inmediatos e impresionantes. El tiempo del ciclo de compresión tardaba más de 300 seg en ser completado. Con los nuevos controladores, el ciclo tarda alrededor de 53 seg con rye grass. A este ritmo, un contenedor puede cargarse en tan solo 45 min – mucho menos de las 2 horas de promedio que tardaba anteriormente.
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Un sistema de control sencillo en máquinas viejas de gran capacidad puede producir importantes aumentos en la productividad de la planta. Además de disminuir el tiempo en los ciclos y adaptar los ciclos a las necesidades reales del producto conseguimos importantes ahorros en la producción. El número de operadores necesarios para las máquinas disminuye sensiblemente, y también bajan los residuos de materiales. El sistema de embalaje mejora también, disminuyendo los volúmenes y ahorrando dinero en consecuencia.
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Referencias:
Palabras clave: High-capacity press, synchronization quick move algorithm, synchronized multi-axis move algorithm
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