Máquina servo integrada Albert 3 en 1: Cómo los convertidores de embalaje brasileños reducen el espacio físico de la máquina y las horas de cableado.

Brasil es el noveno mercado de plásticos más grande del mundo, con un consumo anual de 6,5 millones de toneladas de resina, de las cuales el embalaje representa aproximadamente el 42 % del consumo total. La industria de conversión de embalajes en el estado de São Paulo opera aproximadamente 2800 máquinas de moldeo por inyección, con fuerzas de cierre que van desde las 80 hasta las 1200 toneladas, y abastece a los mercados finales de alimentos, bebidas, cuidado personal y embalaje industrial. Los fabricantes de maquinaria que abastecen a estos convertidores han utilizado tradicionalmente la arquitectura estándar de accionamiento hidráulico "distribuido": un servomotor independiente, un armario de accionamiento independiente (montado en el bastidor de la máquina o como una carcasa independiente) y una bomba de engranajes independiente conectada mediante un acoplamiento flexible y una carcasa de campana. Esta configuración funciona, pero ocupa espacio en el suelo, requiere entre 40 y 60 metros de cableado por máquina entre el accionamiento y el motor, e introduce puntos de fallo en cada interconexión: el acoplamiento, los terminales de cableado y el ventilador de refrigeración de la carcasa.

La máquina integrada servo Albert 3 en 1, tal como la fabricamos en VICKS, elimina la arquitectura distribuida al integrar el rotor del servomotor, la electrónica de accionamiento y el Bomba de engranajes interna En una única carcasa coaxial. El conjunto completo tiene 850 mm de longitud (para el tamaño de 22 kW) y se monta directamente en el bloque del colector hidráulico de la máquina de inyección; no requiere armario independiente, ni cableado entre el motor y el accionamiento, ni procedimiento de alineación de acoplamientos. Este artículo analiza el impacto de esta integración en tres plantas de conversión de envases en Brasil.

Para conocer las especificaciones técnicas de la unidad Albert 3 en 1, consulte la Página del producto Albert 3 en 1Para un mayor rango de movimiento Soluciones de control, elPágina de la unidad servo electrohidráulica integrada cubre configuraciones adicionales.

Convertidor A: reducción del 45 % en la superficie ocupada por una máquina de preformas de PET de 650 toneladas.

Converter A es una empresa de conversión de envases ubicada en Jundiaí, São Paulo, que produce preformas de PET para la industria brasileña de embotellado de bebidas. La planta opera 18 máquinas de moldeo por inyección, de las cuales 4 tienen una capacidad de entre 600 y 800 toneladas. En el primer trimestre de 2025, la planta reemplazó una máquina de 37 kW. Servomotor estándar + armario de accionamiento + conjunto de bomba de engranajes externa en una máquina de 650 toneladas con una sola unidad Albert 3 en 1 (equivalente a 30 kW en el eje de la bomba, con el desplazamiento de la bomba de engranajes interna adaptado a los requisitos del ciclo del molde de preformas).

Los resultados medidos después de 6 meses de producción: la huella de la máquina se redujo de 13,5 m² (máquina + armario de accionamiento separado + bandeja de cables) a 8,1 m², una reducción del 40 %. El armario de accionamiento eliminado (1200 × 800 × 400 mm) había estado montado en el suelo junto a la base de la máquina, ocupando espacio en el suelo que antes se utilizaba para la colocación de contenedores de preformas. Las horas de cableado para el sistema de accionamiento hidráulico se redujeron de 62 horas (cable de alimentación del motor, cable del codificador, cable del freno, cable de alimentación del armario de accionamiento, cable del termistor, todos enrutados a través de una bandeja de cables con un radio de curvatura mínimo de 65 mm) a 6 horas (un cable de alimentación a la unidad Albert, un cable de comunicación CANopen de vuelta a la Controlador de máquinaEl equipo de mantenimiento informó que el primer problema detectado (un fallo de comunicación en el bus CANopen) se resolvió sustituyendo un cable CAN de 3 metros, una reparación que tardó 20 minutos frente a las 3 horas que requería el diagnóstico en el sistema anterior.

Datos de consumo energético del período de 6 meses: la unidad Albert 3 en 1 consumió 187 MWh frente a los 212 MWh del sistema anterior durante el mismo período de producción, lo que supone una reducción del 12 %. Esta mejora se debe a dos factores: la bomba de engranajes interna de la unidad Albert tiene una eficiencia volumétrica del 96 % frente al 88 % de la bomba de engranajes externa a la que sustituyó (las tolerancias internas más ajustadas de la bomba de engranajes interna reducen el deslizamiento), y la integración directa elimina la pérdida mecánica a través del acoplamiento (entre el 2 % y el 3 % de la potencia del motor).

Convertidor B: Reducción del 60 % en el cableado de una máquina de embalaje de paredes delgadas de 280 toneladas.

El convertidor B opera en el sector de envases de paredes delgadas (tarrinas de margarina, envases de helado y tarrinas de yogur) utilizando máquinas de inyección de alta velocidad con una fuerza de cierre de 280 toneladas y un tiempo de ciclo de secado de 2,5 segundos. La planta de Indaiatuba, São Paulo, modernizó 5 máquinas (todas de 280 toneladas, todas para PP de paredes delgadas) con la unidad Albert 3 en 1 en un programa por fases que se llevó a cabo desde septiembre de 2024 hasta marzo de 2025.

La reducción del cableado fue el indicador principal. En la configuración original, cada máquina requería: 25 metros de cable de alimentación del motor de 4 núcleos × 6 mm² (desde el armario de control hasta el motor), 15 metros de cable de codificador apantallado de 4 núcleos × 0,5 mm², 10 metros de cable de freno de 2 núcleos × 1,5 mm², 8 metros de cable de alimentación principal del armario de control de 4 núcleos × 2,5 mm² y 5 metros de cable de conexión a tierra, lo que suma un total de 63 metros de cable por máquina en 5 máquinas = 315 metros. En la configuración Albert 3 en 1, cada máquina requiere un único cable de alimentación principal de 4 núcleos × 2,5 mm² (12 metros) más un cable CANopen apantallado de 2 núcleos (12 metros), lo que suma un total de 24 metros por máquina × 5 = 120 metros. El ahorro en costes de material de cable fue de 8.600 reales (aproximadamente 1.550 dólares estadounidenses) en el programa de 5 máquinas.

El tiempo de mano de obra para el cableado se redujo de 68 horas por máquina a 14 horas por máquina, una reducción del 79 %. El electricista principal del contratista eléctrico informó que la unidad Albert 3 en 1 fue "la instalación de servomotor más sencilla que he realizado en 22 años: sin montaje en armario de control, sin terminación de cables de motor en una caja de conexiones, sin alineación de acoplamientos". La tasa de llamadas de mantenimiento durante los primeros 6 meses de funcionamiento de Albert 3 en 1 fue de 0,3 llamadas por máquina al mes, frente a 1,1 llamadas por máquina al mes para el sistema distribuido anterior, lo que supone una reducción del 73 % en los eventos de mantenimiento no programados.

¿Por qué es importante la bomba de engranajes internos para aplicaciones de envasado?

La bomba de engranajes internos de la unidad Albert 3 en 1 merece una mención especial, ya que el sector de envasado brasileño opera con tiempos de ciclo ajustados, donde la cavitación de la bomba a temperaturas elevadas del aceite es un problema recurrente. La bomba de engranajes externos estándar de los sistemas anteriores de los convertidores presentaba una curva de eficiencia volumétrica típica que descendía del 92 % a 40 °C (aceite nuevo, filtro limpio) al 78 % a 55 °C (temperatura de funcionamiento tras 4 horas de ciclo continuo a alta velocidad). La bomba de engranajes internos de la unidad Albert mantiene una eficiencia volumétrica del 94-96 % en el rango de temperatura de 35 °C a 65 °C, gracias a que el diseño de engranajes internos cuenta con una mayor superficie de contacto entre los dientes y una compensación de holgura interna más precisa mediante el sello en forma de media luna. Para una máquina de envasado de paredes delgadas con un ciclo de 2,5 segundos, la eficiencia volumétrica mantenida garantiza que el dimensionamiento del desplazamiento de la bomba sea preciso: la máquina no necesita prolongar el tiempo de permanencia de la inyección para compensar el deslizamiento de la bomba a medida que el aceite hidráulico se calienta durante el turno de producción.

Para la compatibilidad del sistema de control, la unidad Albert se integra perfectamente con el controlador de la máquina a través de CANopen, el mismo protocolo de bus de campo utilizado por el PLC de la máquina. El controlador Keba basado en computadora especificado originalmente para esta aplicación se detalla en la Página de productos informáticos KebaPara la alternativa de moldeo por inyección totalmente eléctrico, consulte la Página del producto IMM totalmente eléctrico.

Convertidor C: Peso y logística de instalación en una planta de varios pisos.

La planta Converter C es una empresa de conversión de envases ubicada en una fábrica de varios pisos en São Bernardo do Campo, São Paulo. La planta cuenta con 11 máquinas de moldeo por inyección en el primer piso (instaladas sobre una losa de hormigón armado con una capacidad de 1200 kg/m²) y 5 máquinas en el segundo piso (instaladas sobre un altillo de estructura de acero con una capacidad de 750 kg/m²). El peso del conjunto de accionamiento hidráulico representaba una limitación crítica para las máquinas del segundo piso: el sistema distribuido original (motor de 37 kW + armario de control + acoplamiento flexible + carcasa + bomba de engranajes) pesaba 420 kg. La unidad Albert 3 en 1 pesa 185 kg para la misma potencia, lo que supone una reducción de peso del 56 %.

La reducción de peso permitió al transformador instalar tres máquinas adicionales equipadas con Albert en el entrepiso del segundo piso sin necesidad de refuerzo estructural (el plan original contemplaba un refuerzo de vigas de acero con un costo de R$ 180.000). La logística de instalación también mejoró: una sola unidad Albert 3 en 1 se elevó a su posición con dos técnicos y una transpaleta, mientras que el sistema distribuido anterior requería un polipasto de 2 toneladas, tres técnicos y 4 horas para el procedimiento de montaje y alineación. La unidad Albert se montó en el bloque colector y se conectó a la fuente de alimentación de la máquina en 45 minutos desde su llegada a la base de la máquina.

La variante del servomotor ABT para aplicaciones de menor densidad de par se describe en el Página de producto del servomotor ABTPara aplicaciones de accionamiento directo donde el espacio es menos limitado, consulte la Página del servomotor de accionamiento directo.

Reducción de la temperatura del aceite hidráulico: un beneficio inesperado.

Un beneficio operativo inesperado reportado por las tres plantas de conversión fue la reducción de la temperatura de funcionamiento del aceite hidráulico. La planta A informó que la temperatura del aceite en el depósito de la máquina de 650 toneladas descendió de un promedio de 52 °C a 44 °C tras la instalación del sistema Albert 3 en 1, una reducción de 8 °C. La causa de esta disminución de temperatura es la eliminación del ventilador de refrigeración montado en el acoplamiento. En la arquitectura distribuida estándar, el acoplamiento flexible entre el motor y la bomba genera calor por fricción (el elemento de acoplamiento —un neumático de poliuretano en un acoplamiento de mandíbula tipo Lovejoy— disipa entre un 2 % y un 3 % de la potencia transmitida en forma de calor). El ventilador de refrigeración del armario de transmisión también añade calor a la zona de la máquina a través de su aire de escape, elevando la temperatura ambiente alrededor del depósito. Con la unidad Albert, no hay acoplamiento ni ventilador en el armario; la generación de calor en la transmisión se limita a la fricción de deslizamiento de la bomba de engranajes interna, que es entre un 60 % y un 70 % menor que la pérdida por fricción del acoplamiento.

La menor temperatura del aceite ofrece dos ventajas operativas: el intervalo de mantenimiento del aceite hidráulico en el convertidor A se amplió de 4000 a 6000 horas (debido a que la tasa de oxidación del aceite se reduce a la mitad por cada 10 °C de disminución de la temperatura de funcionamiento), y el consumo de agua de refrigeración de la máquina disminuyó de 6,5 L/min a 4,2 L/min para el circuito del enfriador de aceite. En una planta con 18 máquinas de inyección, el ahorro total de agua de refrigeración fue de 570 000 litros al año, lo que redujo el coste del tratamiento del agua de la planta y la carga eléctrica de la torre de refrigeración para la bomba de recirculación de agua.

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