5 consideraciones al reemplazar una prensa hidráulica con una servoprensa

Elegir entre una prensa hidráulica y una prensa servomecánica implica una serie de disyuntivas. Los atributos críticos que se deben considerar al revisar cualquier aplicación de prensa son el control, la flexibilidad, la velocidad, el costo y la longevidad.

Quienes operan prensas hidráulicas antiguas y están en el punto de decidir actualizar a un equipo nuevo se enfrentan a una disyuntiva: ¿es más ventajoso cambiar a una versión mejorada de la prensa hidráulica que siempre ha funcionado, o mejor cambiar a una (servo) prensa servomecánica?

Es una decisión más complicada de lo que parece al principio. Al igual que cuando se escoge entre una prensa hidráulica y una prensa mecánica tradicional, hay una serie de disyuntivas. Los atributos críticos que se deben considerar al revisar cualquier aplicación de prensa son el control, la flexibilidad, la velocidad, el costo y la longevidad.

Control

El control del proceso se ha vuelto más crítico conforme los diseñadores y fabricantes desafían los límites de materiales nuevos y ya existentes. Las prensas servomecánicas brindan muchísima información sobre potencia, velocidad, fuerza y posición. Los servomotores que accionan la máquina brindan mucha de esta retroalimentación, usando los mismos datos que ajustan la velocidad y la potencia continuamente. Estos ajustes y sensores son lo que les permite a las servoprensas hermanar bien curvas de proceso preprogramadas. Las prensas servomecánicas funcionan particularmente bien en aplicaciones con alto tonelaje en reversa y materiales con tendencias significativas de recuperación elástica.

Las prensas hidráulicas avanzadas usan una red de sensores para alcanzar una meta similar. La fuerza que se está aplicando es monitoreada en el fluido presurizado de cada cilindro. La posición y la velocidad se miden directamente con transductores lineales con una exactitud dentro de 10 micrones. Esta información se usa para manipular válvulas hidráulicas que controlan la velocidad y la fuerza de manera independiente. El usar un fluido, y no una conexión mecánica, puede llevar a correcciones atenuadas en fuerza o velocidad con exactitud final atenuada. Sin embargo, a velocidades de formado estables, la diferencia en exactitud entre los equipos hidráulicos y servo puede ser sólo un porcentaje fraccional.

Flexibilidad

Las prensas hidráulicas han sido durante mucho tiempo la opción por omisión para aplicaciones de formado profundo, debido a su capacidad para aplicar plena fuerza en cualquier punto en la carrera. Esto les permite producir partes que requerirían una prensa servomecánica al triple de la capacidad. Muchas prensas servomecánicas pierden 50% de su tonelaje disponible sólo 1 pulgada arriba del punto muerto inferior. El proceso de selección de tamaño para una servoprensa generalmente es un reflejo del de una prensa mecánica, con atención especial a la profundidad de formado de todos los productos que se estén manufacturando.

La flexibilidad de diseño de la prensa también puede tener un papel en la elección dela tecnología adecuada. Las prensas servomecánicas típicamente se ordenan con una fuerza alta por pie cuadrado de área de trabajo, generalmente de 25 a 50 toneladas por pie cuadrado. Los diseños de prensa hidráulica se modifican fácilmente para adaptarse a una aplicación, con diseños que van de 1 a 150 toneladas por pie cuadrado . Estampar chapas grandes de material delgado en una prensa hidráulica puede requerir sólo 5 toneladas por pie cuadrado . Tener una prensa que pueda igualar los requerimientos de tonelaje puede mejorar las velocidades de producción y reducir los costos espectacularmente.

Velocidad

Una prensa hidráulica puede alcanzar velocidades de más de 1 metro por segundo durante una carrera. Sin embargo, requiere tiempo en vacío cada ciclo para el desplazamiento de válvulas hidráulicas, lo cual generalmente limita la velocidad de la prensa a menos de 30 carreras por minuto (SPM, por sus siglas en inglés).

Las velocidades de deslizamiento de una prensa servomecánica típicamente están debajo de 0.5 m/s. Sin embargo, pueden mejorar los tiempos de ciclo de las prensas mecánicas aumentando las velocidades afuera de la porción de trabajo de la carrera. Dentro de la carrera, los servomotores pueden alcanzar una aceleración muy alta y pueden dar el golpe de acabado a una parte en una décima de segundo.

La capacidad de ambos sistemas de prensa para ajustar la velocidad de manera precisa en toda la carrera—especialmente desacelerando en la penetración del material—resulta en una vida más larga de los dados, y productos estampados superiores. Esto puede ser incluso más benéfico que alcanzar velocidades altas.

En estampados grandes, varias geometrías complejas se pueden estar formando en puntos variantes en toda la carrera. El ajustar la velocidad de deslizamiento de manera precisa puede ayudar a controlar las velocidades de deformación en el material. La velocidad fija de una prensa hidráulica menos avanzada o el movimiento sinusoidal universal de una prensa mecánica puede requerir herramental complejo y generar altas tasas de desperdicio en estos componentes grandes. Sin embargo, los controles hidráulicos avanzados y los servomotores pueden brindar una gama más amplia de velocidad y fuerza, abriendo la posibilidad de aumentos en productividad y libertad de diseño.

Los diseños de prensa hidráulica se pueden modificar fácilmente para adaptarse a una aplicación, con diseños que van de 1 a 150 toneladas por pie cuadrado . Estampar chapas grandes de material delgado en una prensa hidráulica puede requerir sólo 5 toneladas por pie cuadrado . Estas cuatro prensas hidráulicas de 400 toneladas (362.9 toneladas métricas) en una línea de transferencia (a la izquierda) están dimensionadas para 8 toneladas por pie cuadrado , mientras que la prensa hidráulica de 1,000 toneladas (907.2 toneladas métricas) a la derecha está dimensionada para 110 toneladas por pie cuadrado.

Costo

Los precios de las prensas servomecánicas han ido bajando conforme aumenta el número de máquinas producidas. Aunque generalmente, las servoprensas siguen teniendo un precio inicial más alto en comparación con las prensas hidráulicas, y esta diferencia de costo aumenta a capacidades más altas.

El servomotor y los sistemas de accionamiento son la razón principal para estos altos costos. Las bombas y cilindros de la prensa hidráulica tienen un costo más modesto, y los aumentos de precio que ocurren cuando los sistemas se hacen más grandes son más moderados también. El costo total de propiedad tenderá a favorecer a una prensa hidráulica en muchas aplicaciones, mientras que los costos operativos menores de una prensa servomecánica pueden resultar en ahorros en costos.

Longevidad

Aun cuando muchas prensas hidráulicas y mecánicas tradicionales están en operación actualmente con más años de servicio que cualquier empleado, no puede decirse lo mismo de las servoprensas. El costo de propiedad a largo plazo de una prensa servomecánica en varias aplicaciones todavía se está evaluando. Los componentes de mantenimiento regular en una servoprensa son menores como resultado de menores fuerzas de impacto y menos componentes. Sin embargo, los componentes pueden ser especiales y caros. Una prensa hidráulica tiene más puntos de falla que atender, sin embargo las reparaciones generalmente son rápidas y las partes fáciles de obtener.

El cuidado correcto del equipo con el dimensionamiento correcto del trabajo y un mantenimiento preventivo regular mejorarán significativamente las ganancias, sin importar el tipo de prensa.

Una consideración cuidadosa

Las prensas hidráulicas pueden adaptarse para producir casi cualquier producto de manera rentable, y con frecuencia son la única opción para sistemas con una alta demanda de fuerza al principio de la carrera. Las servoprensas representan una evolución en la tecnología de prensas mecánicas, lo que abre nuevas oportunidades para fabricantes con procesos o materiales difíciles. Aun cuando aumentan la flexibilidad del diseño de prensa mecánica subyacente, siguen teniendo muchas de las mismas limitaciones.

Al final de cuentas, la opción correcta de tecnología para una aplicación de prensa variará, y deberá considerarse cuidadosamente con cada nuevo proyecto.