Cálculo de la velocidad del transportador: Guía práctica para eficiencia en producción

La velocidad de un sistema de transportador depende en gran medida de la aplicación del transportador. Algunos transportadores mueven a la velocidad promedio de una persona caminando, mientras que otras aplicaciones requieren una velocidad mucho mayor; por ejemplo, una línea de envasado de alta velocidad.

 

Figura 1. Un transportador de cubos de alta velocidad. Imagen cortesía de Bosch Rexroth [PDF]

 

Típicamente, se utilizan dos tipos de transportadores de banda o cadena en producción: producción de movimiento continuo y transportadores lanzadera (shuttle).

Ambos estilos están sujetos a la velocidad de la máquina para determinar la velocidad del transportador junto con otros factores. También existen sistemas de transportadores de vía que pueden usarse como sistema de transportador continuo o lanzadera. Un sistema de transportador de vía tendría los mismos desafíos que los transportadores típicos de banda o cadena.

Antes de sumergirnos en cómo calcular la velocidad de un transportador, primero veamos los tipos de transportadores. Esto nos dará una comprensión amplia de por qué necesitaremos conocer la velocidad del sistema.

 

Visión general de los sistemas de transporte

Algunos tipos de transportadores que revisaremos incluyen movimiento continuo, lanzadera y accionados por servomotor.

 

Transportador de movimiento continuo

Este estilo de transportador se encuentra típicamente en líneas de envasado o producción de alimentos. Se puede encontrar producción de movimiento continuo en cualquier fábrica donde la fabricación del producto no pueda detenerse sin repercusiones. El producto se transfiere hacia y desde las máquinas de proceso sin detenerse. Este estilo de transportador es típicamente muy rápido y está limitado solo por la velocidad de las máquinas que realizan el procesamiento.

 

Figura 2. Un transportador de envasado. Imagen cortesía de Tri-Mach

 

Transportador lanzadera (Shuttle)

Un transportador lanzadera típicamente consiste en una banda o cadena de baja fricción que funciona continuamente. Una lanzadera, donde se sujecionan las piezas o el producto, viaja sobre la banda o cadena y patina cuando la lanzadera se detiene. Las lanzaderas se mueven de proceso de máquina a proceso de máquina, deteniéndose en cada máquina (estación o celda) para ser trabajadas. La velocidad de este estilo de transportador se determina típicamente por el tiempo de takt general de la máquina o el proceso más rápido en la línea de ensamblaje.

 

Figura 3. Video cortesía de ATS Automation

 

Transportador accionado por servomotor

Un transportador accionado por servomotor probablemente se iniciará y detendrá según sea necesario y se moverá a una posición precisa, similar a una mesa indexadora. Con un servomotor impulsando el transportador, la velocidad solo está limitada por el peso del producto y la estabilidad del producto. Si se mueve un líquido, los valores de aceleración y desaceleración deben ajustarse para que el producto no se perturbe.

Ahora que entendemos por qué la velocidad es importante para estos tipos de transportadores, sumerjámonos en el cálculo de la velocidad.

 

Cálculo de la velocidad del transportador

La velocidad de la banda del transportador se calcula como la circunferencia del rodillo impulsor multiplicada por las revoluciones por minuto (RPM) del motor. Si hay alguna reducción de engranajes, no olvide aplicar la relación al RPM antes de multiplicar la circunferencia.

 

Velocidad de la banda del transportador = Circunferencia del rodillo impulsor × RPM del motor

 

Un transportador de vía convencional usaría la misma fórmula anterior si usa un motor AC para impulsar la vía. Si se usa un transportador de banda accionado por servomotor, la velocidad puede calcularse dentro del sistema de control del servomotor. Cualquier transportador servo dependerá en gran medida del tiempo de takt del sistema y del tipo de material que se transporta para calcular la velocidad.

 

Factores determinantes de la velocidad del transportador

Al determinar la velocidad requerida del transportador, hay algunos factores que debemos considerar. Esta es una idea general y no pretende ser una lista exhaustiva. Otros factores podrían incluir productos frágiles y necesidades de embalaje.

 

Figura 4. Un transportador de baja fricción. Imagen cortesía de Dorner

 

Velocidad del motor: Un RPM típico de motor AC es de alrededor de 1750-3500, demasiado rápido para un transportador. Se requiere una caja de engranajes o dispositivo de reducción de engranajes para reducir el RPM total del motor. Si se conoce el tiempo de ciclo del sistema y el tamaño del rodillo impulsor, entonces podemos calcular fácilmente el RPM requerido.

Peso del producto: A medida que aumenta el peso del producto en el transportador, la fuerza requerida para mover el producto también aumenta. El peso del producto también puede afectar la aceleración y desaceleración de la banda. Un transportador de banda de baja fricción, que se basa en lanzaderas o productos que patinan en la banda cuando se detienen en una estación, tendrá una carga útil máxima. Este estilo puede tener que cambiarse a un transportador de cadena o de rodillos de alta resistencia. Un transportador de vía servo será susceptible a la carga útil debido a que las lanzaderas se mantienen con fuerza magnética.

Tiempo de ciclo de la máquina: El tiempo de ciclo de un sistema es importante tanto para el fabricante del equipo como para el cliente que compra la máquina. Esto significa que el transportador debe mover el producto a través del sistema a la tasa de tiempo de ciclo diseñada.

Controles: Un transportador de banda accionado por motor AC típico necesitará nada más que una salida digital y un contactor de arranque del motor. Si se detiene el motor con frecuencia, un variador de frecuencia (VFD) sería una buena opción para reducir el consumo de energía. Los transportadores accionados por servomotor, ya sean de vía o banda, requerirán un servoaccionamiento y controlador, típicamente un controlador lógico programable (PLC), para ordenar al servomotor a diferentes posiciones. Estos controles pueden ser costosos y pueden ser excesivamente complicados para la aplicación.

Como técnico de controles, es importante conocer la velocidad del transportador para asegurar que cada estación o celda dentro del sistema pueda acceder a sus piezas necesarias. Es importante no dejar sin piezas a una estación, ya que eso podría reducir el tiempo de takt general de su sistema. La velocidad de cualquier transportador puede calcularse durante la fase de diseño, y es durante esta fase donde las mejoras al sistema pueden hacerse fácilmente si se requieren.