En este trabajo se describe el funcionamiento, aplicaciones y ventajas de los transportadores por colchón de aire. Los mismos, transportan los diferentes elementos a trasladar, sin necesidad de utilizar piezas en movimiento, solamente por el empuje de chorros de aire a baja presión.

 

INTRODUCCIÓN

La técnica de transportar productos por medio de un colchón de aire tiene ya medio siglo de vida. Apareció como una respuesta a las necesidades de transporte y manipulación a elevadas cadencias, en instalaciones de alta velocidad de producción.

Aunque su principal aplicación en el campo del envasado, ha sido para el manejo de botellas de PET, también se está empleando en la industria metalgrafica. Dentro de ella, principalmente para la unión entre maquinas en líneas de producción de cápsulas, por ejemplo tipo twist-off, y de envases embutidos de no mucha altura, aunque puede emplearse para otras aplicaciones.

¿QUE ES UN TRANSPORTADOR POR COLCHÓN DE AIRE?

El transportador por colchón de aire aportó una gran innovación en el campo de la manutención. Su principio de funcionamiento es muy simple: una corriente de aire a baja presión, dirigida a gran velocidad, crea un colchón de aire capaz de levantar y desplazar los elementos a transportar, eliminando el rozamiento entre éstos y la superficie del transportador.

Un sistema de ranuras asegura estas dos funciones, permitiendo el transporte horizontal tanto rectilíneo  como cambios de dirección, e incluso la subida de pendientes.

DESCRIPCIÓN DEL TRANSPORTADOR

El transportador básicamente está constituido por:

A.- Ventilador

El ventilador funciona sobre un punto concreto de su curva característica, seleccionado en función de un nivel sonoro bajo, lo que generalmente coincide con su rendimiento máximo.

En un transportador típico, el ventilador se encuentra situado al principio del conducto. Cuando, debido a la longitud del transportador, se requieren varios ventila- dores, éstos pueden situarse a los lados o bajo el transportador por medio de reducciones o piezas de adaptación.

El conducto situado bajo la superficie de transporte constituye la “cámara de puesta en presión” del aire suministrado por el ventilador; la salida del aire a través de las ranuras mantiene, permanentemente, una presión constante en el interior de esta cámara.

El valor de esta presión es función del caudal de aire necesario, del producto a transportar y de la pendiente ascendente existente en el circuito.

Las piezas de adaptación son diseñadas para conseguir el mejor rendimiento aerodinámico y permiten la ubicación de los ventiladores en cualquier punto del transportador.

B.- Cámara de puesta en presión y distribución de aire

El dimensionado de esta parte del transportador depende de la instalación deseada. Su altura suele ser pequeña, del orden de 10 a 20 cm. y su longitud, en el sentido de transporte, es ilimitada, puesto que es posible, si fuera necesario, añadir ventiladores suplementarios.

La elección entre las opciones de instalar un gran ventilador o varios más pequeños, depende siempre del sitio disponible y del menor costo. En efecto, un ventilador grande, alimentando una gran longitud del transportador, implica una cámara de puesta en presión o de distribución de aire de considerables dimensiones, para permitir el paso del caudal de aire necesario, que es muy elevado. Como norma general, un ventilador debe alimentar solo algunas decenas de metros del transportador.

C.- Ranuras

Una de las peculiaridades del sistema de formación del colchón de aire, reside en el ángulo con que dicho aire es impulsado a través de las ranuras.

Las ranuras, obtenidas por estampación, se presentan como labios inclinados hacia el interior de la cámara de puesta en presión, con lo que dejan la cara superior de la superficie ranurada libre, lisa y sin obstáculos para el desplazamiento del aire y del producto.

Estas aberturas, representan de  1 al 4 por 100 de la superficie de transporte, y se agrupan en las proximidades del punto de alimentación, en el que debe existir un mayor caudal de aire para vencer la inercia del producto. También se produce este agrupamiento o multiplicación de ranuras en las pendientes ascendentes, puesto que hay que vencer la componente debida a la gravedad.

D.- Conducto de transporte

Está constituido por las guías laterales, y a veces una cubierta superior, situadas sobre la cámara en presión y distribución y forma el pasillo de transporte.

Para el transporte orientado, las guías son perfiles que mantienen el producto en su orientación inicial y lleva o no otro perfil superior, en función del producto a transportar.

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

Estudio físico del fenómeno

Consideremos solo los tres componentes básicos del transportador por colchón de aire: a) ventilador, b) conducto o cámara de puesta en presión y distribución del aire y c) superficie de transporte ranurada, y así simplificaremos el problema, para mejor comprender el fenómeno físico, del cual se derivan los efectos producidos por la utilización del aire a baja presión.

En primer lugar, es necesario dotar al aire de una energía potencial suficiente, idéntica en cualquier punto del área de trabajo. Este papel lo desempeña el ventilador que, impulsa el aire a baja presión en la cámara de puesta en presión y distribución.

Posteriormente, esta energía potencial debe convertirse en energía cinética, idéntica en cualquier punto del área de trabajo y suficiente para sustentar y desplazar el producto. Esta transformación se obtiene, impulsando el aire a gran velocidad a través de las estrechas ranuras practicadas en la chapa que constituye la superficie de transporte, estando estas ranuras adecuadamente distribuidas.

Finalmente, es necesario dar a estas corrientes o chorros de aire, una dirección determinada, con el fin de conseguir el desplazamiento del producto, siguiendo el recorrido deseado y manteniendo un colchón de aire continuo. Para conseguir esto, la inclinación de los chorros de aire será constante, y la abertura de las ranuras estará dirigida siguiendo el trazado del circuito.

Recapitulando un poco, podemos decir, que el transportador sobre colchón de aire presenta como pista para el desplazamiento, la parte superior de una cámara de puesta en presión y distribución de aire, en la que un ventilador está impulsando aire a baja presión. Este aire sale de la cámara por innumerables ranuras, a lo largo y ancho de toda la cámara, bajo la forma de chorros de aire, que tienen una componente ascendente, para sustentar el producto y eliminar el rozamiento y otra componente horizontal, más importante que la anterior, para impulsar y desplazar el producto longitudinalmente, por encima de la cámara.

La forma de estas ranuras, determina para cada uno de los distintos tipos, un coeficiente que relaciona la presión y el caudal necesarios y la fuerza de sustentación.

Caudal de aire

De las consideraciones expuestas anteriormente, se deduce que hay que alimentar las ranuras con aire a baja presión (del orden de 10 a 250 mm.c.a.)

Los ensayos concretos sobre cada tipo de producto a transportar, en los que se tiene en cuenta la tarea a realizar, y el circuito a recorrer, permiten definir la forma de las ranuras a utilizar, su separación (que normalmente se expresa en porcentaje dé abertura en relación con la superficie total) y la presión de distribución, lo que nos posibilita conocer el caudal de aire necesario.

Este caudal es función de:

–       El peso de producto (cápsula o envase).

–       Su forma y dimensiones.

–       Su velocidad de transporte, posibles deterioros y características del producto.

–       El las piezas por unidad de tiempo a trasladar.

–       La pendiente del transportador.

La presión de distribución se expresa normalmente en “velocidad de ranura”, es decir, en velocidad de paso del aire por las ranuras.

El caudal total se expresa por la fórmula:

Q = S x qo x V P/Po         Donde:

Q = Caudal total de aire, expresado en m3/h.

S = Superficie total del transportador en m2.

qo = Mínima cantidad de aire necesaria en m3 por m2 de superficie del transportador.

Po = Presión de distribución mínima en mm.c.a.

P = Presión de distribución utilizada en mm.c.a.

Los coeficientes Po y qo, así como el tipo de ranura y su separación, se determinan por la experiencia o el ensayo específico.

Potencia consumida

La potencia consumida por este sistema de transporte es función directa del caudal de aire total necesario y de su presión de distribución.

Es del orden de 0,5 kW por m2 de superficie de transportador para los productos de poco peso, tales como envases metálicos vacíos, productos plásticos, cajas de cartón, etcétera, y de 1,5 a 2 kW por m2 para los productos más pesados, tales como tiras metálicas, etc.

Caudal de producto

Dependiendo del tipo de alimentación al transportador, el peso de las piezas y su velocidad de transporte, los caudales de producto transportados son muy variables.

ACUMULACIÓN

En toda línea de fabricación o de tratamiento de productos, en cualquier momento, y por razones muy variadas (avería, mantenimiento, intervención imprescindible, etc.) se producen variaciones del ritmo o cadencia de las máquinas que intervienen en esa línea.

Cuando se produce este fenómeno, la única solución es parar alguna de las máquinas y, eventualmente, almacenar la producción en transferencia, hasta su resolución.

La parada de una máquina no representa únicamente disminuir la producción durante el tiempo que dura aquélla, sino que hay que considerar una pérdida de tiempo y, sobre todo, de producto, en el momento de su puesta en marcha.

El procedimiento de transporte por colchón de aire ha encontrado la solución real a este problema, gracias a lo que se denomina «Acumulación Dinámica», que consiste en independizar el funcionamiento de las distintas máquinas, y de compensar o amortiguar sus variaciones de producción, mediante un pulmón de almacenamiento, donde se acumula el producto,

La creación de este pulmón de almacenamiento por este procedimiento, permite acumular los productos sin que sufran roces, roturas, deformaciones ni ningún otro tipo de desperfectos.

Además, puesto que su única pieza en movimiento corresponde a los ventiladores, no requiere ningún tipo de entretenimiento, y el costo de su mantenimiento es muy bajo.

NORMAS GENERALES SOBRE LA ACUMULACIÓN

La acumulación es una de las grandes ventajas del transportador por colchón de aire.

Con cintas siempre es mas complejo efectuar acumulaciones, pues se produce el roce entre el producto y la banda, que deteriora los elementos, afectando a su presentación, incluso deformándolos o haciéndolos saltar de la cinta.

Existen en el mercado acumuladores mecánicos, pero suelen ser muy complicados técnicamente, su precio puede ser muy alto y normalmente, el último objeto que entra en el acumulador es el primero que sale, al contrario del «Acumulador Dinámico» que mantiene siempre el orden de los elementos.

FUNCIONES AGRUPACIÓN Y DISTRIBUCIÓN

La “función agrupación” consiste en reunir en un mismo punto objetos o productos de la misma naturaleza, es decir, idénticos, pero de distinta procedencia.

La “función distribución” es el conjunto de operaciones que permite repartir los objetos o productos de la misma naturaleza, es decir, idénticos, hacia distintos puntos de destino.

Las funciones agrupación y distribución influyen directamente sobre el rendimiento de una línea de fabricación y sobre el volumen de almacenamiento de productos acabados y en curso de fabricación

Permiten además optimizar el funcionamiento de las distintas máquinas, en función de las necesidades del mercado y de las posibilidades de fabricación, e incluso nos orientan sobre las necesidades de aumentar o disminuir el número de máquinas que realizan la misma función.

Para ambas funciones el transportador por colchón de aire es el método ideal, siempre que los objetos o productos que son objeto de este transporte tengan un arranque rápido sobre el transportador.

El transportador será tanto más versátil cuanto mayor sea esta velocidad, ya que el tiempo empleado en la puesta en producción de un equipo es un tiempo que podemos denominar “perdido o inútil”.

VENTAJAS

Alguna de las ventajas de este tipo de transportador son:

–       Requiere un mantenimiento mínimo. Salvo los ventiladores, es un elemento totalmente estático.

–       Al no tener piezas en movimiento, elimina posibles accidentes de trabajo.

–       Es adaptable a cualquier trazado. Se puede prolongar, aumentando el número de ventiladores.

–       Respeta el producto sin deformarlo, arañarlo o dañarlo.

–       Es flexible en cuanto a sus innumerables posibilidades. Tiene fácil implantación. Permite la acumulación.

–       Permite filtrar, secar y humidificar el aire a tratar. Permite la protección del producto con aire esterilizado.

–       Admite unos ritmos de producción elevados. Ahorra mano de obra. Permite absorber las microparadas, con lo que aumenta la producción.

–       Permite más funciones que otros transportadores. Respeta el orden de introducción y de salida de los productos. Regulariza el caudal, es decir, evita los espacios vacíos que se pueden producir en una cinta.

–       No tiene desgastes. La chapa ranurada es lavable.

–       Permite las funciones agrupación y distribución. Mejora las condiciones de trabajo al no requerir una supervisión continua.

–       Es activo en todas sus zonas. En las cintas, por ejemplo, hay productos que se quedan parados hasta que son empujados por los que vienen detrás, aquí no.

–       Etc.

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