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Problemas especiales, soluciones usuales La prueba incontestable de la flexibi- lidad y modularidad de una solución es que ésta puede ser aplicada en campos que sus creadores nunca hubieran imaginado. Los artículos siguientes presentan diversos pro- En acción ahorrando energía Los costes de funcionamiento de una de las mayores atracciones turísticas de Gran Bretaña están bajando. La implantación de equipos ABB de corrección de energía en Blackpool Pleasure Beach ha reducido el consumo de energía de las nuevas atracciones en cerca del 25 por ciento, un resultado sensacional para el operador y para el cliente. B lackpool es uno de los centros turísticos más concurridos de la costa noroeste de Inglaterra. Black- pool es muy conocida por su repro- ducción a escala de la torre Eiffel, su iluminación invernal y las atracciones de su playa, un parque temático abierto todo el año. La ciudad atrae cada año a más de 6,2 millones de visitantes que disfrutan con sus famo- sas atracciones. El consumo de energía es muy impor- tante en un centro de ocio que fre- cuentemente pone en funcionamiento nuevas atracciones, ávidas de energía. Con su última incorporación, la espec- tacular atracción ‘Bling’, inaugurada en 2004, los propietarios del parque recurrieron a ABB para poder tener el necesario suministro de electricidad sin necesidad de ampliar la red eléc- trica que abastece Pleasure Beach. No es la primera vez que ABB aplica su tecnología PFC de corrección del factor de potencia en este parque. Ya hace algunos años Blackpool inau- guró ‘The Walhalla’, en su tiempo la atracción de interior más espectacular de la historia. La nueva atracción recibe su nombre, ‘Bling’ del mundo de la cultura pop. Esta atracción a base de mecanismos articulados gira a 95 kilómetros por hora en tres direcciones distintas, a una altura de hasta 30 metros sobre el suelo, exponiendo a los usuarios a 2,5 veces la fuerza de la gravedad. ‘Bling’ exige mucho de la red eléctrica trifásica. En principio debía tener un consumo en torno a 1.400 A por fase, pero el equipo ABB de correc- ción del factor de potencia (una batería de condensadores con un total de 300 kVAr) redujo la corriente de alimentación necesaria a 1.200 A por fase. La potencia requerida para el funcionamiento de la atracción se redujo en cerca del 25 por ciento. El ahorro de energía llega a ser de hasta 3.800 dólares mensuales en tem- porada alta, de modo que el equipo de ABB deberá estar amortizado en menos de tres años. ductos usuales de ABB en aplicacio- nes nada comunes, que llegan a lo decididamente exótico. Los requisitos que han de satisfacer son los mismos que en los merados tradicionales: ahorro de energía, mejora de la cali- dad, aumento de la productividad. Con frecuencia, los ahorros son menores que en las soluciones estándar, pero su significado para el cliente puede tener una gran impor- tancia. Derroche de ingenio 14 Revista ABB 3/2006 Un ahorro energético y financiero del mismo orden se consiguió con la atracción Walhalla, inaugurada el año 2000. Una vez instalado el equipo automático de ABB para la corrección del factor de potencia, que compren- día dos baterías de condensadores con una potencia reactiva total de 900 kVAr, la corriente de alimentación se redujo a 1.500 A por fase. Con ello, la potencia requerida para el funcio- namiento de la atracción se redujo de 1,5 MVA a poco más de 1 MVA, es decir aproximadamente el 25 por ciento. Karen Strong [email protected]

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Problemas especiales, soluciones usualesLa prueba incontestable de la flexibi-lidad y modularidad de una solución es que ésta puede ser aplicada en campos que sus creadores nunca hubieran imaginado. Los artículos siguientes presentan diversos pro-

En acción ahorrando energía Los costes de funcionamiento de una de las mayores atracciones turísticas de Gran Bretaña están bajando. La implantación de equipos ABB de corrección de energía en Blackpool Pleasure Beach ha reducido el con sumo de energía de las nuevas atracciones en cerca del 25 por ciento, un resultado sensacional para el operador y para el cliente.

Blackpool es uno de los centros turísticos más concurridos de la

costa noroeste de Inglaterra. Black-pool es muy conocida por su repro-ducción a escala de la torre Eiffel, su iluminación invernal y las atracciones de su playa, un parque temático abierto todo el año. La ciudad atrae cada año a más de 6,2 millones de visitantes que disfrutan con sus famo-sas atracciones.

El consumo de energía es muy impor-tante en un centro de ocio que fre-cuentemente pone en funcionamiento nuevas atracciones, ávidas de energía. Con su última incorporación, la espec-tacular atracción ‘Bling’, inaugurada en 2004, los propietarios del parque recurrieron a ABB para poder tener el

necesario suministro de electricidad sin necesidad de ampliar la red eléc-trica que abastece Pleasure Beach.

No es la primera vez que ABB aplica su tecnología PFC de corrección del factor de potencia en este parque. Ya hace algunos años Blackpool inau-guró ‘The Walhalla’, en su tiempo la atracción de interior más espectacular de la historia.

La nueva atracción recibe su nombre, ‘Bling’ del mundo de la cultura pop. Esta atracción a base de mecanismos articulados gira a 95 kilómetros por hora en tres direcciones distintas, a una altura de hasta 30 metros sobre el suelo, exponiendo a los usuarios a 2,5 veces la fuerza de la gravedad.

‘Bling’ exige mucho de la red eléctrica trifásica. En principio debía tener un consumo en torno a 1.400 A por fase, pero el equipo ABB de correc-ción del factor de potencia (una batería de condensadores con un total de 300 kVAr) redujo la corriente de alimentación necesaria a 1.200 A por fase. La potencia requerida para el funcionamiento de la atracción se redujo en cerca del 25 por ciento.

El ahorro de energía llega a ser de hasta 3.800 dólares mensuales en tem-porada alta, de modo que el equipo de ABB deberá estar amortizado en menos de tres años.

ductos usuales de ABB en aplicacio-nes nada comunes, que llegan a lo decididamente exótico. Los requisitos que han de satisfacer son los mismos que en los merados tradicionales: ahorro de energía, mejora de la cali-

dad, aumento de la productividad. Con frecuencia, los ahorros son menores que en las soluciones estándar, pero su significado para el cliente puede tener una gran impor-tancia.

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Un ahorro energético y financiero del mismo orden se consiguió con la atracción Walhalla, inaugurada el año 2000. Una vez instalado el equipo automático de ABB para la corrección del factor de potencia, que compren-día dos baterías de condensadores con una potencia reactiva total de 900 kVAr, la corriente de alimentación se redujo a 1.500 A por fase. Con ello, la potencia requerida para el funcio-namiento de la atracción se redujo de 1,5 MVA a poco más de 1 MVA, es decir aproximadamente el 25 por ciento.

Karen Strong

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Problemas especiales, soluciones usuales

Nieve limpia de una red limpiaLos equipos que gobiernan los caño-nes de nieve artificial y los teleféricos de montaña puede producir interfe-rencias en las redes eléctricas y pro-vocar parpadeos en la iluminación y problemas de recepción de la señal de televisión. Pero ABB ha encontra-do la solución perfecta: filtros PQF que mejoran la calidad de la energía de la red para sistemas existentes y convertidores de frecuencia con uni-dades de alimentación integradas (ISU) para los dispositivos nuevos.

La maquinaria de nieve artificial y teleféricos de montaña suele estar

situada en los extremos de los valles, donde la red de alimentación eléctrica suele ser más débil. Con frecuencia, y salvo que se tomen las medidas adecuadas, al activar la maquinaria se producirán perturbaciones en las redes de suministro eléctrico.

Se proporciona filtrado simultáneo, programable individualmente, para 20 armónicos hasta la fre-cuencia armónica de orden 50. La eficiencia de filtrado suele ser superior al 97%.

Filtros de red para equipos existentes de nieve artificialLas bombas de impulsión más antiguas empleadas en las máquinas de nieve artificial suelen estar equipadas con convertidores de potencia convenciona-les, que generan armónicos disruptivos en el sistema de suministro eléctrico. El objetivo de ABB era eliminar estas per-turbaciones con un filtro de red espe-cial. Con poco trabajo es posible conec-tar el filtro a los accionamientos exis-tentes o integrarlo en nuevos sistemas.

Estos filtros de calidad de potencia (PQF) controlan permanentemente, en tiempo real, la corriente de la línea para determinar los armónicos exis-tentes e inyectan corrientes de com-pensación en la red cuyos armónicos son de fase exactamente opuesta. De este modo se anulan los armónicos, quedando una onda sinusoidal pura.

Los filtros PQF son inmunes a los cambios de los parámetros de la red y no se sobrecargan. Están disponibles

El motor asíncrono con convertidores de frecuencia 4Q se utiliza también con excelentes resultados en motores de bombas.

Cuadro El principio del filtro activo

El principio del filtro activo consiste en medir corrientes armónicas y generar activamente un espectro armónico de fase opuesta a la corriente armónica distorsionante medida. De este modo se anulan los armónicos originales.

El filtro activo está configurado en paralelo y supervisa en tiempo real las 3 fases de la corriente de la línea de baja tensión mediante un procesador de señal digital (DSP).

La salida de la unidad DSP, en combinación con un sistema de control por microprocesa-dor, genera una señal modulada en ancho de

impulso (PWM) para controlar módulos de potencia basados en tecnología IGBT (transis-tor bipolar de puerta aislada) actuando como una fuente de corriente. La señal PWM usa una frecuencia de conmutación fija.

El sistema opera bajo control de circuito cerrado con un tiempo máximo de respuesta no mayor de 40 milisegundos. El sistema de control impide que se sobrecargue el filtro activo.

Se proporciona filtrado simultáneo, programa-ble de forma individual, para 20 armónicos hasta la frecuencia armónica de orden 50.

La eficiencia del filtrado es generalmente superior al 97 por ciento.

El factor de potencia de operación del filtro activo se puede programar entre 0,7 inductivo y 0,7 capacitivo. El programador puede selec-cionar compensación de potencia reactiva, tanto fija como dinámica.

El filtro activo está protegido contra sobreco-rrientes de cortocircuitos, sobrecarga térmica y funcionamiento anormal de puentes IGBT.

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Aceite para los volantes de una prensa de aceitunasLa extracción de aceite de oliva es un asunto complicado. ABB colabora con Rapanelli Fioravante para ofre-cerle una solución innovadora para el control automático de máquinas.

En los molinos de ciclo continuo, las laboriosas fases de extracción

del aceite de oliva –trituración, amasa-do, decantación y depuración, extrac-ción del agua y de las impurezas sóli-das de las aceitunas– se realizan en sistemas automatizados de producción sin apenas intervención del personal. Aunque esto tiene muchas ventajas

frente a los métodos tradicionales, la producción de aceite de oliva –a dife-rencia de otros sistemas de extracción de aceite– requiere controlar con pre-cisión la temperatura y el tiempo de amasado.

El sistema se puede su-pervisar desde estaciones remotas a través de redes comunes de transmisión con fines de gestión, con-trol y mantenimiento.

Con el objetivo de mejorar los siste-mas empleados por los fabricantes de aceite de oliva, la empresa Rapanelli Fioravante Spa de Foligno (Italia), fabricante de maquinaria de extrac-

en versiones estándar para 70, 100 y 130 A y, a petición del cliente, en otras versiones (de 40 a 3.600 A). Estos filtros ya se están utilizando con excelentes resultados en diversos sistemas de nieve artificial.

Motor asíncrono para nuevos sistemas Hace cinco años, ABB desarrolló una brillante idea para nuevas instalaciones de teleféricos: los motores asíncronos de cuatro cuadrantes. En comparación con los motores CC, los nuevos motores CA trifásicos son más pequeños, requie-ren muy poco mantenimiento y ahorran energía. Presentan armónicos de co-rriente con frecuencias muy bajas, sin consumo de potencia reactiva, y pue-den manejar fácilmente sobretensiones en la red. El convertidor de frecuencia simplifica el arranque y funcionamiento y elimina la necesidad de hacer medi-ciones complicadas, que tanto tiempo necesitan.

Esta técnica se están aplicando actual-mente en los motores de cañones de nieve artificial, cuyos problemas son similares: problemas de colectores en los motores CC, así como armónicos de red y potencia reactiva en los con-troladores de tiristores.

La solución, también este caso, fue un motor asíncrono con convertidor de fre-

cuencia y unidad de alimentación inte-grada ISU-FU. Esta solución se utilizó por primera vez, con muy buenos resul-tados, en el Campeonato del Mundo de Esquí de 2003 celebrado en St. Moritz (Suiza). Más tarde se utilizaron otros sistemas de producción de nieve en las estaciones suizas de esquí de Laax, Flumserberg e Ibergeregg y en las fina-les de la Copa del Mundo de Esquí de

El filtro de potencia PQFM se puede conectar con muy poco esfuerzo a sistemas existentes como componente individual.

2005 en Lenzerheide. El resultado: ya no son necesarios los filtros de armóni-cos de red y los sistemas de compensa-ción en motores de bombas con poten-cias de 200 a 355 kW.

Ueli Spinner

[email protected]

Jürgen Reese

[email protected]

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ran informes, proporcionan detalles de las sesiones de trabajo, fecha y hora, tiempo de amasado y temperatura del producto en todas las fases de funcionamiento.

La supervisión de la tempera-tura y la toma de muestras se pueden realizar en cada fase de funcionamiento gracias a la capacidad del sistema para identificar la posición exacta del producto en el ciclo de producción.

Toda esta información se resume en una página gene-ral visualizada. Desde ella se puede acceder a páginas de trabajo dedicadas a cada

una de las tres unidades de operación que constituyen el sistema. Todas las actividades de control se pueden do-cumentar con detalle.

Silvio Della Casa

[email protected]

ción de aceite de oliva, ha colaborado con ABB para diseñar e implementar una solución innovadora para el control automatizado de las máquinas.

La nueva solución permite controlar individualmente las tres unidades que componen el molino, es decir: el grupo de trituración/amasado, el decantador (centrifugación de la pasta compuesta de re-siduos de aceitunas y mosto aceitoso), y los separadores finales para eliminar el exce-so de agua del aceite.

El nuevo sistema usa contro-ladores lógicos programa-bles AC31 de ABB y permite el soft-ware para satisfacer las necesidades de cada productor de aceite, por ejemplo para adaptar el número de decantadores o separadores utilizados en una determinada configuración.

También es posible modificar fácil-mente procesos concretos dentro del sistema de producción de aceite. El sistema se puede supervisar desde

La compañía Rapanelli de Foligno ha colaborado con ABB en el diseño e implementación de una solución innovadora para el control de molinos automáticos.

estaciones remotas a través de redes comunes de transmisión (teléfono, Internet, etc.) con fines de gestión, control y mantenimiento.

Cada una de las tres unidades del molino tiene un programa de control específico. Además, se pueden utilizar dos tipos de programa de supervisión para controlar el funcionamiento de las máquinas. Estos programas gene-

Fórmula de medi-ción del par motorABB ha desarrollado un sensor de par motor capaz de resistir el implacable entorno propio de un coche de F-1.

Esta idea de un sensor robusto fue desarrollada originalmente

para aplicaciones de automoción estándar y más tarde se adaptó para usos en entornos extremos, como se dan en las instalaciones de F-1. El sensor es suficientemente pequeño para integrarlo directamente en el tren de potencia, sobre el eje de entrada de la caja de cambios. Desde este punto tiene acceso al par real del motor y hace viables diversas aplicaciones de supervisión del motor y del tren de tracción. Se puede obte-ner inmediatamente un ‘mapa’ del motor mientras el coche está en la

pista y con él medir y optimizar el rendimiento de los cambios de veloci-dades.

Las condiciones de las carreras de F-1 son, sin duda, muy exigentes. Instala-do en el eje de entrada de la caja de

cambios, el sensor ha de soportar unas condiciones extremas: Velocidades de giro de hasta 20.000 rpm

Temperaturas de hasta 250°C Niveles de presión de hasta 1.800 MPa

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La automatización aumenta la competitividad Characteristix Limited, uno de los principales fabricantes de diseños de plástico moldeado producidos por encargo, ha doblado su capacidad de fabricación con la instalación de una celda con robots de ABB en su fábri-ca de Wadebridge en Cornualles (Rei-no Unido).

La celda de fabricación GeKu, que comprende un robot IRB 140 de

seis ejes de ABB, una máquina Krauss Maffei de moldeo de plástico por in-yección, un robot de haz GeKu, trans-portadores y prensa neumática, ayuda

sin contacto, usado en los coches de F-1. La capacidad del sensor para re-gistrar datos de forma precisa y siste-mática en el duro entorno de un co-che de carreras lo convierte en una poderosa herramienta, única en su clase, para optimizar el rendimiento del motor. La correcta puesta a punto del sistema de control, que implica ajustar el motor para obtener el máxi-mo par y la máxima salida de poten-cia, depende de un profundo conoci-miento del rendimiento del motor y por tanto de la optimización de los cam-bios de velocidades para reducir al mínimo la interrupción del par motor.

Otros requisitos son la tolerancia a altos niveles de vibración, la resisten-cia a los lubricantes y una durabilidad que garantice un perfecto funciona-miento, vuelta tras vuelta. Otro requi-sito del sensor es seguir funcionando sin ninguna atención especial ni nue-va calibración antes o después de la carrera.

Cuando un material ferromagnético se somete a la acción de un par, sus propiedades magnéticas cambian. Estos cambios (magneto-elasticidad), que se pueden medir, son la base del Torductor-S, un sensor de par motor

a Characteristix a mantener su compe-titividad pese a luchar con los gigan-tes industriales de Extremo Oriente.

Characteristix, que tiene una lista de prestigiosos asociados bajo licencia como 20th Century Fox, BBC World-wide, Disney, Universal Studios y Warner Bros, ha aprovechado un nicho de mercado suministrando con gran flexibilidad productos de tamaño pequeño a medio fabricados por lotes a clientes del Reino Unido y otros países europeos, que hasta entonces adjudicaban sus pedidos a suministra-dores de Extremo Oriente.

Characteristix no sólo ofrece realmen-te un procedimiento completo llave en mano, inclusive diseño y trabajo artístico, sino que su rápida produc-ción proporciona flexibilidad a los clientes para hacer pedidos de lotes

relativamente pequeños con cortos plazos de entrega.

Estos factores son claras ventajas res-pecto de los suministros de China, por ejemplo, sólo posibles en partidas extremadamente grandes y con plazos de entrega de tres meses y que exigen controlar a fondo la calidad y conve-niencia del producto antes de seguir adelante.

La celda de fabricación GeKu ha do-blado la producción hasta alcanzar 33.000 piezas diarias, entre ellas dise-ños de tarjetas de cumpleaños, figuras de pie, colgantes, figurillas, portalápi-ces, imanes para frigoríficos y sujeta-papeles de plástico, etc., moldeados con las inconfundibles formas de per-sonajes famosos de dibujos animados como Bob the Builder, Spiderman y Shrek, por citar sólo algunos.

Esquema de la máquina con sensor de par Esquema de máquina optimizada

390

380

370

360

350

340

330

15000 17000 18000 19000 20000

Nm

rpm

La puesta a punto del motor se suele realizar en un equipo de pruebas an-tes de montar el motor en el coche de carreras. Sin embargo, la experiencia ha demostrado que las condiciones en el equipo de pruebas no reflejan total-mente las del vehículo, de modo que la puesta a punto y el rendimiento no son óptimos. Situando un sensor del par motor en el eje de entrada de la caja de cambios es posible reunir in-formación de detalle sobre el motor y el tren de potencia mientras el coche está en plena carrera. Esto permite ajustar el motor a las condiciones de la carrera y supervisar el rendimiento durante la misma.

Además de medir la máxima potencia de salida, el sensor del par motor pro-porciona también información detalla-da del rendimiento del motor y de la caja de cambios, inclusive la respuesta del motor a las acciones del piloto y el desgaste del equipo. En un campo tan competitivo como éste, la detec-ción fiable del par motor es una ca-racterística muy deseable.

Lars A. Gustavsson

[email protected]

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Toblerone con el máximo cuidadoSeguramente no hay nadie en el mun-do que no haya oído de Toblerone, la marca más famosa de chocolate sui-zo. La inconfundible barra triangular de chocolate es producida por Kraft Food Schweiz AG en Berna. Ahora, Toblerone está disponible en porcio-nes individuales, pues el chocolate es manipulado y envasado en piezas individuales por robots de ABB.

El chocolate Toblerone gusta a gente de todo el mundo. Su forma –que

simboliza el Monte Cervino– es incon-fundible. La novedad es que el choco-late triangular ya se vende en piezas individuales que se pueden saborear

1 El sistema de envoltura de Toblerone

a

b

c

a Estación de transferenciab Estación de descarga

c Recogida y combinación de los productosd Máquinas de envoltura 1–5 (máquina 6 de reserva)

La celda de fabricación no sólo ha disparado la producción de emblemas y diseños para el fabricante de Cor-nualles, sino que ha aportado interés y variedad para gran parte del perso-nal de producción. Muchos de los empleados de la compañía, dedicados anteriormente a un trabajo manual, han aceptado el reto de la fabricación mediante robots, participando con interés en cursos de programación de robots e instrucción de operadores para ampliar sus conocimientos y ampliar sus habilidades.

El director Andy Knight resume la situación: ‘Una pequeña empresa de 11 empleados, situada en el área rural de Cornualles, seguramente no parece la más idónea para instalar robots y competir con Extremo Oriente. Sin embargo, la celda diseñada por GeKu y su robot de ABB nos han ayudado a ser ultracompetitivos y a mantener, y de hecho ampliar, una base de clien-tes a la que pertenecen algunas de las firmas más prestigiosas del mundo’.

David Marshall

[email protected]

d

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La solución de ABB: división del trabajo en subtareasLos contenedores que transportan las bandejas llenas de piezas de chocola-te se apilan sobre paletas y se envían a una estación de descarga, donde un robot IRB 6600 de ABB, con un alcan-ce de más de tres metros, transfiere cada contenedor a una estación de separación. Las bandejas se sacan de las pilas y se colocan, varias a la vez, en una de dos máquinas descargado-ras 2 . Una cinta transportadora situa-da debajo de cada descargadora entre-ga la bandeja inferior a una estación de transferencia.

Las bandejas llenas de chocolatinas son recogidas por un robot IRB 2400 en cada una de las estaciones de transferencia. Para poder envolverlas de forma individual, las chocolatinas han de permanecer uniformemente separadas cuando son transferidas a la cinta transportadora. Para conse-guirlo, la bandeja es movida desde debajo de las chocolatinas con tal suavidad que éstas terminan coloca-das con precisión sobre la cinta trans-portadora. Este proceso de manipula-ción es mucho más preciso que la transferencia manual y evita también que el producto sufra daños.

Una vez hecha la envoltura, las piezas de chocolate son recogidas por trans-portadores de cangilones que entre-gan el producto a un transportador central de recogida que se desplaza por toda la trayectoria del sistema. Al final de este transportador, las cho-colatinas son recogidas en un gran contenedor. Las deliciosas chocolati-nas Toblerone ya están preparadas para su distribución en todo el mun-do.

Werner Erismann

[email protected]

de una en una, con un café o para pi-car entre comidas.

Los robots de ABB funcionan en la cadena de producción de Kraft Food apilando bandejas completas de trián-gulos individuales de chocolate y ‘en-viándolos’ a los sistemas de envasado 1 situados más adelante, donde cada pastilla triangular es envuelta indivi-dualmente en papel de aluminio.

Objetivos de Kraft FoodKraft Food encargó a ABB un sistema que debía cumplir los requisitos siguientes: enviar automáticamente las chocola-tinas a cinco máquinas de envoltura con papel de aluminio

recoger y combinar los productos envasados colocándolos en conte-nedores de paletas

tratar cuidadosamente el producto

maximizar el acceso para las tareas de supervisión, limpieza, servicio y mantenimiento

funcionar en tres turnos de trabajo utilizar un diseño sencillo de com-ponentes

proporcionar un sistema operativo sencillo que admita cambios fre-cuentes de personal

Solución de ABBEl diseño ideado por ABB para este sistema complejo y rigurosamente especificado prestó especial atención a la transferencia de las chocolatinas desde las bandejas al transportador de alimentación de la máquina de envol-ver. En caso de caída de las chocolati-nas durante este proceso se pararían las máquinas. Las chocolatinas han de ser colocadas con gran precisión para garantizar el óptimo rendimiento de envoltura.

2 Descarga de las bandejas de chocolatinas

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