Informe de nuestro socio Maier Heidenheim sobre el proyecto conjunto:

Revuelto y guardado

PTM mechatronics ha desarrollado una solución eficaz para las empresas que tienen que agitar líquidos en un gran número de recipientes en condiciones Atex. En lugar de un agitador por recipiente, se instala un motor neumático móvil que agarra las varillas agitadoras individuales. Esta innovación que ahorra costes ha sido posible gracias al apoyo del especialista en juntas rotativas Christian Maier.

Cualquiera que visite PTM mechatronics GmbH en Egenhofen se encontrará en la tranquila campiña entre Augsburgo y Múnich. Pero idilio e innovación no se excluyen mutuamente: la empresa, fundada en 1988, es uno de los proveedores especializados más solicitados del mundo en motores neumáticos y pinzas para entornos especiales. Motores neumáticos para su uso en zonas potencialmente explosivas, por ejemplo en la producción de productos químicos y pinturas, accionamientos resistentes al agua de mar para su uso en plataformas de perforación o en equipos de buceo, motores de acero inoxidable para agitadores en la producción de alimentos y pinzas para diversas aplicaciones, desde robots hasta salas blancas: los productos y soluciones de PTM mechatronics gozan de una reputación de primera clase en todos estos nichos de mercado. „Las principales ventajas de los motores neumáticos frente a los eléctricos son que no producen chispas y que el material puede adaptarse de forma óptima a los requisitos de la aplicación“, explica Carsten Angermeyer, propietario y director general de PTM mechatronics.

Motor de pistones radiales para uso en agitación antideflagrante

Una de las especialidades de la empresa es su tecnología de motores: en lugar de motores de paletas, PTM mechatronics utiliza motores neumáticos con pistones radiales, que se disponen alrededor del eje de accionamiento de forma similar a un motor radial y se ponen en rotación mediante un control de paletas giratorias. Este diseño ofrece al usuario dos ventajas significativas: se pueden conseguir pares elevados incluso a bajas velocidades, y el consumo de aire comprimido es hasta un 90% menor en comparación con un motor de paletas. „Nuestros motores de pistones radiales son ideales para agitadores en entornos antideflagrantes“, afirma Angermeyer. El potente par también permite agitar sustancias más viscosas, y el bajo consumo de aire comprimido supone un gran ahorro de costes energéticos en el funcionamiento continuo que se requiere con frecuencia.
A menudo, las empresas almacenan un gran número de recipientes de líquidos que deben agitarse a intervalos, por ejemplo, al mezclar colores, productos químicos o fragancias. En estos casos, la compra de un agitador completo para cada recipiente resultaría desproporcionadamente cara para la empresa. PTM mechatronics desarrolló un concepto eficaz basado en un proyecto de un cliente que presentaba precisamente esta constelación: debía utilizarse un solo motor, montado en un dispositivo de desplazamiento automático y equipado con una pinza neumática de tres mordazas en el eje de accionamiento. El motor se posiciona alternativamente sobre un recipiente, agarra la varilla agitadora suspendida en él, mezcla el líquido durante un periodo de tiempo predeterminado y pasa al siguiente recipiente.

La alimentación rotativa permite la transmisión de potencia a la pinza giratoria

Esto planteó a PTM mechatronics una tarea complicada: dado que la pinza giratoria está unida al eje de accionamiento, el aire comprimido debía introducirse en el eje hueco giratorio a través de una válvula situada en la carcasa del eje estacionario. Para ello se necesita una junta rotativa, un producto técnicamente exigente que Christian Maier GmbH & Co. KG de Heidenheim, en el sur de Alemania, está especializada en desarrollar y fabricar.
„En vista de las condiciones marco técnicas, pronto quedó claro que ninguna solución estándar era una opción en este caso“, recuerda Florian Maier, Director General de Christian Maier. Aunque las especificaciones de la geometría del motor podían aplicarse con ajustes de diseño, se requería un mayor esfuerzo para su uso en entornos protegidos contra explosiones. Allí sólo se permite el uso de dispositivos con certificación Atex, que sólo se concede tras superar con éxito extensas series de pruebas.
Después de que un primer prototipo demostrara que la interacción entre la junta rotativa Maier y los motores y la unidad de agarre de PTM funcionaba, se inició en Christian Maier el procedimiento de evaluación de la conformidad.
„Como ya tenemos juntas rotativas con certificación Atex en nuestra gama de productos, pudimos aprovechar la experiencia existente“, informa Florian Maier.

Certificación Atex

Hubo que realizar pruebas exhaustivas para garantizar y documentar que la junta rotativa no provoca sobrecalentamiento ni chispas. En concreto, se trataba de la clase de temperatura T3 de la categoría 2G de Atex:
Christian Maier tuvo que hacer el diseño tan seguro que la temperatura de la superficie de la junta rotativa nunca superara los 200 grados centígrados menos un margen de seguridad. „Este límite también se aplica a situaciones extremas en las que se producen fallos previsibles“, afirma Florian Maier.
Mediante sensores de temperatura, se realizaron las pruebas oportunas y, entre otras cosas, se provocaron deliberadamente daños en los rodamientos para determinar el comportamiento térmico de la junta rotativa. El resultado: incluso en las condiciones más desfavorables, la temperatura superficial del componente se mantuvo muy por debajo del rango crítico. Esto permitió presentar los documentos y protocolos a TÜV Süd, que emitió una evaluación de seguridad y la homologación Atex para la junta rotativa.

Pérdidas por fricción minimizadas

Como parte de las pruebas, también se optimizó la relación entre la estanqueidad y las pérdidas por fricción. Aunque una presión de contacto elevada en la junta conduce a la máxima estanqueidad, aumenta la resistencia de rozamiento del eje dentro de la junta rotativa. Se utilizaron muelles para ajustar la presión de contacto de la junta de forma que se minimizara la resistencia a la fricción y, por tanto, el consumo de energía, manteniendo al mismo tiempo la función de estanqueidad.
Con la combinación de motor neumático, junta rotativa y pinza de tres mordazas, PTM mechatronics dispone ahora de un concepto eficaz para las empresas que antes tenían que invertir en un gran número de agitadores o gestionar a mano el uso cambiante de agitadores individuales de forma menos económica. „Nuestra solución permite automatizar la mezcla de 20, 50 o incluso más recipientes“, afirma Carsten Angermeyer, Director General de PTM, resumiendo las ventajas. Gracias a la certificación Atex, los sistemas también pueden instalarse fácilmente en la producción de productos químicos o pinturas.

Transferencia del concepto a otros sectores

Tras la respuesta positiva de los primeros proyectos, los inventores de PTM mechatronics y Christian Maier ya están pensando en dar un paso adelante. Constelaciones similares, en las que hay que agitar líquidos en un gran número de recipientes, pueden encontrarse también en la industria alimentaria, por ejemplo en la producción de productos lácteos o bebidas.
„En este caso, los agitadores suelen tener que cumplir la norma de la FDA sobre contacto con alimentos, lo que puede realizarse muy bien con accionamientos de aire comprimido“, afirma Carsten Angermeyer. En el futuro, la buena colaboración con Christian Maier podría ampliarse también a conjuntos homologados por la FDA si fuera necesario.