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Fuente de alimentación para máquinas de envasado

 2 de agosto de 2023
La normalización genera flexibilidad

Los ingenieros mecánicos son expertos en encontrar soluciones técnicas innovadoras para responder a los retos del cliente. En este proceso, es fundamental disponer de un amplio conocimiento práctico, un flujo continuo de ideas de especialistas competentes, el uso de tecnologías avanzadas y la normalización de procesos y componentes técnicos.

,IWK Verpackungstechnik GmbH combina con éxito estos elementos en numerosos proyectos de clientes, incluso en entornos de personalización cada vez más exigentes. La empresa cuenta con la ayuda de un sólido socio como WAGO GmbH & Co. KG para optimizar los aspectos electrotécnicos de sus sistemas de máquinas.

Con sede en Stutensee, Baden, Alemania, IWK Verpackungstechnik GmbH acumula 130 años de historia y ha suministrado sistemas de llenado y envasado a clientes de todo el mundo durante décadas. La empresa tiene una capacidad especial para reconocer las tendencias, lo que le ha servido para impresionar constantemente a los clientes con su tecnología de vanguardia. En este momento, cobran especial relevancia dos megatendencias: la sostenibilidad y la personalización. «Nuestros clientes buscan soluciones eficientes para tamaños de lote cada vez más flexibles», explica Bernd Langlotz, responsable de Ingeniería Eléctrica de IWK. «La protección del medio ambiente y la conservación de los recursos son aspectos importantes, que nuestros sistemas y líneas llave en mano ayudan a promover». Las innovadoras máquinas de IWK permiten a sus clientes producir envases sostenibles y exitosos a pesar de los nuevos desafíos, permitiendo continuar siendo competitivos. La empresa posee numerosas patentes de tecnologías clave y recibe distinciones periódicamente.

Convertir las tendencias en innovaciones

El llenado y envasado de productos cosméticos y farmacéuticos con tamaños de lote más pequeños implica una mayor personalización de la máquina, cambios de formato más frecuentes y una inversión mayor de tiempo en tareas de configuración. «Hace cuatro o cinco años, suministrábamos principalmente máquinas fabricadas en serie, pero, desde entonces, el grado de personalización no ha parado de aumentar, y, con él, la demanda de una mayor automatización de las líneas», explica Langlotz. «Nuestro sistema más automatizado en este momento, Flexline, se caracteriza por unos tiempos de conversión de formato extraordinariamente cortos, porque los servomotores y controladores realizan gran parte del trabajo manual».

El aumento de la especialización y personalización de su gama de máquinas también conlleva un esfuerzo de planificación considerablemente mayor. Timo Raff es el responsable de la planificación eléctrica y de hardware en IWK y conoce bien este tema: «Aunque ya solíamos personalizar las máquinas con múltiples opciones y diferentes componentes de formato, la nueva tecnología de control y servomotor nos ofrece ahora mucha más libertad y flexibilidad. Pero para maximizar la eficiencia de la planificación y el diseño del proyecto, es indispensable normalizar los procesos de control, componentes, protocolos de comunicación, proveedores, etc.».
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Condensadores sostenibles en lugar de baterías de plomo

La conversión del almacenamiento eléctrico de las máquinas de IWK demuestra cómo el enfoque de la normalización es compatible con la necesidad de responder a las tendencias del mercado: hace años, surgió la idea de cambiar el suministro ininterrumpido necesario para un tipo de máquina por una opción más respetuosa con el medio ambiente. Ya anteriormente se habían utilizado baterías de plomo para garantizar que, en caso de fallo eléctrico, el PC basado en Windows utilizado se apagara correctamente y realizara una copia de seguridad de los importantes datos de producción y parámetros de máquina, pero IWK quería sustituir este sistema por modernos supercondensadores. «Lo que motivó al equipo entonces fue la posibilidad de cambiar a un almacenamiento con condensadores más respetuosos con el medio, que acabaría con la necesidad de tener que sustituir las baterías cada dos años», recuerda Langlotz. «Por supuesto, no podíamos comprometer el almacenamiento de datos ni la funcionalidad de la máquina, así que pasamos por fases de pruebas, evaluación y rediseño».
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Al final, nos decidimos por los productos de WAGO. La fuente de alimentación Pro 2 destaca por su versatilidad, seguridad y fiabilidad, y además ofrece la máxima flexibilidad y la posibilidad de normalización.

Timo Raff, diseñador eléctrico responsable de hardware y planificación eléctrica en IWK

Uno de los mayores retos fue elegir la fuente de alimentación de 24 V adecuada. Para estar seguros de que el condensador pudiera proporcionar la potencia de soporte necesaria antes de poner en marcha la máquina, el equipo decidió en un principio utilizar dos fuentes de alimentación independientes: una alimentaba el condensador y la otra, el PC, la HMI y los sensores correspondientes. «Una vez constatado que el prototipo funcionaba según lo previsto, quisimos optimizar aún más el sistema e investigar cómo podíamos aplicar esta misma idea a toda nuestra cartera», explica Raff. «Así que analizamos en profundidad varias fuentes de alimentación y fusibles electrónicos». Al final, nos decidimos por los productos de WAGO. La fuente de alimentación Pro 2 destaca por su versatilidad, seguridad y fiabilidad, y además ofrece la máxima flexibilidad y la posibilidad de normalización.

La fuente de alimentación en su máxima expresión

La fuente de alimentación de 40 A de WAGO sustituye ahora a las dos fuentes de alimentación que antes solíamos necesitar. Con gestión de carga inteligente y lógica de activación, la unidad proporciona primero al condensador la energía suficiente al encender la máquina y, solo después, se ponen en marcha el PC, la HMI y los sensores. Este aprovechamiento óptimo de la fuente de alimentación permite alcanzar su valor máximo de eficiencia del 96,3 %. Además la reducida pérdida de potencia y su diseño compacto ahorran espacio en el armario de distribución y apenas elevan la temperatura. Un aspecto que no solo salvaguarda la fuente de alimentación, sino también el resto de componentes del armario de distribución.

«Dado que rara vez surge una innovación por sí sola, en WAGO también aprovechamos la conversión a la fuente de alimentación de WAGO para introducir otro importante cambio de rumbo, porque, además de IO-Link, la fuente de alimentación también ‘habla’ ETHERNET y Modbus RTU. Consideramos que esta norma de comunicación representa la base ideal para futuros desarrollos», explica Langlotz. El sistema de comunicación permite establecer una conexión punto a punto entre dispositivos IO-Link y un maestro IO-Link conectado a un sistema de automatización. El maestro no solo puede transmitir comandos y leer datos, sino también evaluarlos. La información adicional sobre el estado del dispositivo o la calidad de la señal ofrece posibilidades de diagnóstico integral.

«No estamos aprovechando al máximo todas las numerosas opciones de comunicación que ofrece la fuente de alimentación de WAGO a través de IOLink , pero estamos trabajando intensamente en ello, ya que será en beneficio de nuestros clientes», explica Raff. Por ejemplo, la fuente de alimentación proporciona información detallada no solo sobre los eventos de corriente o los picos de tensión, sino también sobre el consumo de corriente a lo largo del tiempo. De estas tendencias, que pueden utilizarse para predecir estados críticos, también se puede extraer información sobre el desgaste de distintos actuadores, como por ejemplo, los motores. «Estos datos son cruciales para las estrategias de mantenimiento predictivo, especialmente para nuestros clientes de la industria farmacéutica», añade Langlotz. «Cuantos más datos de diagnóstico combinemos, más completa será la imagen que obtengamos del estado del sistema. Y si se usa una fuente de alimentación inteligente, también podremos incluir valores de corriente y tensión».

Una combinación ganadora: interruptores electrónicos

Para aumentar todavía más las posibilidades de diagnóstico,IWK también está considerando el uso en el futuro de interruptores electrónicos WAGO. Este paso proporcionará a los clientes todavía más información canal por canal sobre los valores de consumo de corriente. Al mismo tiempo, los fusibles electrónicos de WAGO pueden mejorar la protección frente a cargas capacitivas e inductivas: a 50 mF, estos disyuntores automáticos pueden conmutar cargas de alta capacidad sin necesidad de adoptar medidas adicionales ni modificar la corriente nominal. En combinación con la fuente de alimentación Pro 2 de WAGO, los interruptores electrónicos conforman ahora la fuente de alimentación y la protección contra sobreintensidad habituales en todos los tipos de máquinas de IWK.

«Para nosotros, esta combinación ofrece el equilibrio óptimo entre flexibilidad y normalización», sintetiza Langlotz: «Si en algún momento necesitamos una comunicación más avanzada, podemos conectar los módulos IO-Link a la Pro 2, sin tener que cambiar el diseño ni la disposición del armario». Su colega Raff añade: «Podemos ofrecer a nuestros clientes no solo una mayor adaptabilidad y flexibilidad, sino también enfoques sostenibles: el almacenamiento con condensador acaba con las baterías de plomo, requiere mucho menos mantenimiento y reduce aún más el tiempo de inactividad de la máquina. La fuente de alimentación inteligente de WAGO también permite a nuestros clientes introducir conceptos de mantenimiento predictivo y maximizar la eficiencia de sus procesos de llenado y envasado».

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