Sistemas de Balanceo en Prensas Contrabalanceo Neumático

Volumen Cuatro
Sistemas de Balanceo en Prensas
Contrabalanceo Neumático:
Autor: Steve Overly, Vicepresidente de Ventas,
AIDA-America Corporation
El comprador típico de prensas mecánicas
con frecuencia no piensa mucho en los
sistemas de balanceo incluidos en la
máquina en consideración. Muchos no están
al tanto de los sistemas que deberían
emplearse o de los beneficios que éstos
generan. Sin embargo, los sistemas de
balanceo deben de ser un factor importante
en el proceso de evaluación y decisión,
porque éstos pueden contribuir en mucho, a
la selección de la prensa adecuada para cada
aplicación. Los sistemas de balanceo
empleados también pueden ser un buen
indicador, tanto de la calidad de la máquina,
así como del grado de sofisticación de la
ingeniería que hay detrás de la misma.
Los sistemas de balanceo en prensas
usualmente caen dentro de una de dos
categorías: oscilantes ó giratorios. Este
artículo (Parte 1) se enfoca a los sistemas
oscilantes, destacando las características,
funciones y beneficios pertinentes de estos
sistemas.
CONTRABALANCEO EN EL CARRO
El sistema de balanceo más conocido es el
de contrabalanceo en el carro. Este sistema
es usado para compensar el peso del carro y
del troquel superior y usualmente está hecho
de uno o más cilindros de aire, los cuales
tienen sus pistones conectados al carro. La
presión del aire comprimido, contenido en el
pistón, genera una fuerza ascendente que
compensa el peso sumado del carro y el
troquel superior. (Fig. 1)
A veces, el diseño de pistón y cilindro puede
ser reemplazado por una cámara de aire
hecha de caucho, pero el principio
fundamental sigue siendo el mismo.
Preocúpese de las prensas que no cuenten
con sistema alguno.
Figura #1
El ajuste adecuado de la presión de aire del
contrabalanceo deberá ser realizado durante
el ajuste inicial de cada troquel y también,
de manera ocasional, deberá ser revisado
durante la operación.
Algunos sistemas de control de prensas,
realizan ajustes en forma automática, como
parte de sus características de auto ajuste, a
través de sus bancos de recetas de cada
troquel. También existe la posibilidad de
llevar a cabo una modernización del sistema
de control, con lo que se puede habilitar esta
característica en prensas ya existentes,
mismas que originalmente fueron compradas
sin contar con esta función.
Cuando la prensa se encuentra estática, el
propósito primario de este sistema es el de
quitar el peso del carro y del troquel superior
del (los) tornillo(s) de ajuste de altura,
durante el proceso de montaje y ajuste, lo
que en consecuencia hace mucho más
sencillo para el motor del ajuste el hacer
girar el (los) tornillo(s) de ajuste de altura
sin sobrecargarlos o atascarlos. La adecuada
calibración de la presión, también evita el
desgaste prematuro en el (los) tornillo(s) de
ajuste, debido a que la fricción entre las
cuerdas (de los tornillos) es reducida cuando
el peso del carro resulta compensado. Un
carro adecuadamente compensado, permitirá
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al (a los) tornillo(s) de ajuste de altura, girar
libremente, ya que tanto la cara inferior
como superior de las cuerdas, contarán con
una capa de aceite. Por el contrario, un
contrabalanceo ajustado en forma
inadecuada, propiciará el que las caras
superiores e inferiores de la cuerda del (de
los) tornillo(s) de ajuste de altura se
compriman entre sí desplazando el
lubricante provocando fricción y desgaste.
En prensas grandes, es posible que a veces,
el carro se “deslice” hacia abajo cuando la
prensa se encuentra detenida por largos
períodos, cuando la presión de
contrabalanceo es muy baja.
Existen mecanismos especiales como
“bloqueos de carro”, que pueden ser
empleados para prevenir esto, pero un
sistema de contrabalanceo debidamente
ajustado puede reducir en forma
significativa la propensión del carro a
“deslizarse” hacia abajo.
Figura #2
Todas las prensas de buena calidad, emplean
sistemas de contrabalanceo. Las prensas de
una biela o de doble biela con bastidor en
“C”, pueden emplear uno o dos cilindros.
Las prensas de lados rectos más
convencionales, también emplean dos
cilindros, y algunas prensas de calidad
superior pueden llegar a emplear hasta
cuatro o más. Cuando dos cilindros son
empleados, éstos son usualmente colocados
entre las columnas, en el eje de izquierda a
derecha (Fig. 2), pero también pueden ser
colocados en la parte superior frontal y
posterior del carro (Fig. 1), liberando
espacio entre las columnas, proporcionando
con ello, un mejor acceso para un
alimentador o un sistema de transferencia.
Los diseños de cuatro cilindros, son muy
comunes en prensas de grado superior y
usualmente se encuentran dos en la parte
frontal y dos en la parte posterior del carro.
Este diseño proporciona el mejor soporte al
carro, tanto en la dirección frente-fondo,
como en la de la izquierda-derecha.
También despeja una mayor área entre las
columnas para un máximo acceso para los
alimentadores, sistemas de transferencia o
para la remoción de partes.
Más allá del propósito estático del balanceo
del peso del carro, durante el ajuste de la
altura del troquel, existen consideraciones
dinámicas a ser realizadas cuando se
establecen comparaciones entre prensas.
Con la prensa en movimiento, un sistema de
contrabalanceo debidamente ajustado
reducirá de manera efectiva el peso del carro
y del troquel superior que la transmisión
debe cargar, después de que la prensa ha
pasado a través del fondo de la carrera.
Entonces, la potencia del motor podrá ir
directamente a reemplazar la energía en el
volante, misma que fue perdida en la
manufactura de la parte previa, en vez de
tener que ser “desperdiciada” en el
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“esfuerzo” para llevar nuevamente el carro
hacia el punto superior de la carrera. Esto
minimiza la carga del motor y ahorra
energía, teniendo como resultado un menor
gasto por concepto de electricidad.
Adicionalmente, un carro balanceado,
ayudará a reducir el desgaste en la
transmisión y permitirá que la prensa trabaje
de manera más silenciosa.
Otra consideración dinámica para la
comparación entre prensas, resulta ser el
cómo el aire desplazado es manejado en el
sistema de contrabalanceo. Durante cada
golpe de la prensa, el pistón del sistema de
contrabalance tratará de comprimir el aire
encerrado. El cilindro de contrabalanceo
debe ser de la capacidad suficiente
(volumen) para manejar el aire desplazado,
sin permitir que la presión del aire se eleve a
niveles excesivos. Por esta razón, algunos
cilindros son más grandes que otros.
Adicionalmente, el aire comprimido
comienza a calentarse y puede provocar
fallas en los sellos si la temperatura
alcanzada llega a ser muy elevada. Para
evitar ambas posibilidades (alta presión o
temperatura), muchos diseños de sistema de
contrabalance emplean un tanque de
“compensación” para darle al aire
desplazado un lugar a donde ir.
CONTRABALANCE DEL
BALANCEADOR DINÁMICO
Algunas prensas muy sofisticadas de grado
superior, utilizan de otra forma el aire
desplazado del contrabalance. Estas
máquinas son aquellas con balanceadores
dinámicos que tienen a su vez, cilindros de
contrabalanceo adicionales, acoplados a los
pesos de las balanzas (Fig. 3).
Como los balanceadores dinámicos tienen
un movimiento en sentido opuesto al del
carro, el aire que es desplazado por los
balanceadores del carro es bombeado a los
balanceadores dinámicos y de regreso, dicho
ciclo se repite todo el tiempo, lo que se
traduce en múltiples beneficios. Primero, el
aire requiere de menor compresión, debido a
que tiene a donde ir (a la misma presión), lo
que trae como resultado una muy baja
generación de calor. Segundo, muy poca
energía se pierde moviendo el aire entre los
cilindros, debido a que los cambios en la
presión de aire son mínimos.
Adicionalmente, la energía cinética es
conservada, permitiendo un uso más
eficiente del motor principal de la prensa.
Los sistemas totalmente balanceados como
éste, también generan menor ruido durante
la operación.
En resumen, el entendimiento del diseño y
función de los sistemas de contrabalanceo
con aire es importante, para el personal
participante en la evaluación de una prensa,
su ajuste, operación y mantenimiento.
Bajo este entendimiento y teniendo los
sistemas debidamente ajustados y
mantenidos, generará beneficios reales en
bajos costos de reparación, bajos costos de
consumo de electricidad y reducción de
tiempos improductivos.
Figura #3
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