ACE Stoßdämpfer GmbH y Burat & Klein Datentechnik GmbH colaboran desde hace muchos años en el campo de la tecnología de medición para poder comprobar con precisión la tecnología de amortiguación industrial en el ámbito de los parámetros dinámicos para proyectos específicos de clientes.

Aquí nos dan una visión de su exitosa cooperación.

En muchos procesos de fabricación automatizados se utilizan diferentes tipos de amortiguadores. Los amortiguadores pequeños e industriales, así como los amortiguadores de seguridad, son especialmente adecuados como componentes hidráulicos eficientes y sin corriente para la deceleración o para el frenado preciso de fuerzas de masas con el fin de aumentar la productividad y la seguridad. ACE ofrece una amplia gama de estos elementos de máquina en forma de tipos autoajustables y ajustables para una gran variedad de aplicaciones, lo que permite a los diseñadores cubrir los rangos de fuerza más comunes con los componentes estándar de la empresa. ACE también ofrece componentes fabricados con materiales de estado sólido reversibles e irreversibles para paradas de emergencia como protección contra el rebasamiento o como amortiguadores de parada.

Primero simular el comportamiento de la amortiguación, luego validar en probadores de caída

Los sensores y las simulaciones desempeñan un papel importante cuando los ingenieros quieren probar los productos antes de lanzarlos al mercado o, en el caso de aplicaciones sensibles, quieren determinar de antemano el comportamiento real de amortiguación de los respectivos tipos de amortiguadores para su aplicación específica. Esto se aplica en casos especiales de automatización, manipulación o deceleración de fuerzas de masas extraordinariamente elevadas en máquinas herramienta o mesas giratorias. Si las curvas de amortiguación especificadas por el fabricante no son suficientes para la aplicación y para el equipo de proyecto del cliente, los ingenieros asesores de ACE utilizan instalaciones de ensayo propias para comprobar las simulaciones teóricas de los diseños con componentes estándar en la práctica y validarlas.

En Langenfeld, la sede alemana de la marca experta ACE, que forma parte del Grupo Stabilus, se utilizan dos probadores de caída. El primero cubre fuerzas de masa de 130 kg a 500 kg con una altura de caída máxima de 1.500 mm. Las pruebas de caída realizadas según las leyes de la gravedad dan como resultado velocidades de impacto máximas de 4,8 m/s (v = √2*g*h) y energías cinéticas de aproximadamente 6000 Nm (m*g*h). El segundo aparato de ensayo de caída es adecuado para masas de 3 kg a 350 kg con una altura de caída máxima de hasta 1500 mm, en el que se miden velocidades de impacto de hasta aprox. 5,5 m/s y energías de hasta aprox. 5150 Nm. Además de los mencionados amortiguadores hidráulicos de la división de tecnología de amortiguación de la empresa, ACE también utiliza ambos equipos de ensayo de caída para probar los productos de seguridad de la empresa, que incluyen cuerpos fijos reversibles además de los amortiguadores de seguridad, que también funcionan hidráulicamente.Además de los amortiguadores de seguridad hidráulicos, también incluyen amortiguadores reversibles de estado sólido, como los de las familias de productos TUBUS, y amortiguadores irreversibles de estado sólido fabricados en aluminio y acero.

Centrados en la máxima absorción de energía posible

La última generación de amortiguadores de seguridad de ACE se denomina amortiguadores de choque. Diseñados como componentes de parada de emergencia de un solo uso, los ingenieros de Langenfeld llevan a cabo extensas series de pruebas de los respectivos tipos en probadores de caída antes de su lanzamiento al mercado. Examinan los amortiguadores, fabricados con tubos especiales de aluminio o acero, principalmente en lo que respecta a la máxima absorción de energía posible en caso de accidente. Prestan especial atención al registro de las características específicas de amortiguación de los distintos tipos de cada nueva serie mediante probadores de caída. Esto les permite comprobar y validar los valores del catálogo y aprobar las respectivas series de productos para su venta. Por ejemplo, los ingenieros examinaron la absorción máxima de energía de cuatro nuevos amortiguadores de choque más pequeños. Éstos tienen un diámetro exterior de unos 20 mm y se lanzan al mercado con diferentes carreras. Desde la finalización con éxito de las validaciones, ACE ha ampliado la gama de amortiguadores de energía en el rango inferior de 100 a aprox. 400 Nm y también puede ofrecer los amortiguadores de choque para sistemas en formatos más pequeños como una solución de parada de emergencia económica y eficaz. Dado que la tarea de estos amortiguadores de estado sólido en un entorno industrial es similar a la de las zonas de deformación en la tecnología de vehículos, han sido probados para las cargas más duras. Al fin y al cabo, en caso de choque, los componentes absorben inmediatamente la energía del impacto y se deforman y pliegan de una forma definida de antemano en simulaciones por ordenador para convertir la energía cinética del impacto en calor y disiparla al entorno exterior. De este modo, los amortiguadores de un solo uso protegen las estructuras en caso de accidente mediante una disipación de energía elevada y uniforme del 98%. Debido a la exigencia de que estos elementos de seguridad ofrezcan una elevada estabilidad a largo plazo en el funcionamiento cotidiano y la máxima protección en caso de parada de emergencia, las pruebas y simulaciones se realizaron en condiciones lo más parecidas posible a la realidad.

Pequeños amortiguadores examinados en pruebas lineales horizontales

Además de estas opciones de prueba basadas en la gravedad, que examinan los amortiguadores y su rendimiento de deceleración al final del recorrido de los ejes lineales verticales, por ejemplo, otro banco de pruebas de ACE también permite realizar pruebas lineales horizontales. En este caso, el accionamiento acelera fuerzas de masas de 20 kg a 100 kg sobre un eje horizontal a velocidades de hasta aprox. 3,5 m/s.

En un ejemplo práctico en el que se instalan ejes de alta precisión y sin fricción en un sistema de manipulación que está asegurado en las posiciones finales en tres ejes (X, Y, polo central) mediante pequeños amortiguadores, los ingenieros de ACE seleccionan primero los tipos de amortiguadores adecuados para el eje respectivo de la gama estándar. Dado que los ejes altamente sensibles sólo pueden cargarse con fuerzas máximas definidas en caso de colisión, en el segundo paso ACE realiza diseños teóricos específicos para cada uno de los pequeños amortiguadores seleccionados utilizando software de simulación. Cada patrón individual de orificios, es decir, el número y el tamaño de los orificios de estrangulación dentro del amortiguador, se simula en el ordenador para optimizar la progresión de la fuerza, es decir, la curva fuerza-desplazamiento. A continuación, los ingenieros pueden validar las simulaciones teóricas realizando mediciones en el eje lineal utilizando probetas preparadas adecuadamente en los ensayos lineales del banco de pruebas. En este tipo de ensayos, la masa móvil puede ajustarse hasta unos pocos gramos y la velocidad de impacto puede igualarse casi uno a uno con una tolerancia de 0,02 m/s para cada caso específico. Si las probetas superan las pruebas, los resultados de las mediciones se utilizan para la producción de las pequeñas series necesarias.

La tecnología de medición valida la simulación y los resultados de las pruebas

Tanto si los componentes ACE se prueban en ejes lineales verticales como horizontales, el recorrido de amortiguación se determina mediante un sistema láser de medición de desplazamiento y la fuerza de apoyo real mediante sensores de fuerza en todos los bancos de pruebas. La empresa colabora con Burat & Klein Datentechnik GmbH, con sede en Meckenbeuren, en el distrito del lago de Constanza. Mientras los sensores y transductores de desplazamiento se conectan a un sistema de medición denominado MultiMessBOX, que se adapta con precisión al punto de ensayo correspondiente, los datos determinados en cada prueba pueden evaluarse mediante el software MessMax® programado por Burat & Klein. Como se describe en el caso del pequeño amortiguador, MessMax® permite superponer la curva medida en la prueba real con la curva teórica determinada en el ordenador y validar así la teoría en la práctica. Jörg Küchmann, ingeniero del departamento de investigación y desarrollo de ACE, comenta: "En la aplicación citada, Burat & Klein pudo ofrecernos un software de evaluación especial con el que podemos comparar tres parámetros y exportar automáticamente los resultados a Excel según sea necesario. En este caso, se evalúan y comprueban la fuerza máxima de apoyo, la distancia máxima de amortiguación y también la energía, es decir, el área bajo la curva fuerza-desplazamiento."

En los últimos años, ACE ha adquirido una gran experiencia en este ámbito de la tecnología de medición y la evaluación de los resultados obtenidos gracias al creciente número de validaciones solicitadas por los clientes. Cabe destacar que las simulaciones sólo muestran desviaciones porcentuales muy pequeñas en comparación con los resultados de medición reales en la práctica. Por tanto, las simulaciones de ACE también son muy precisas gracias a la tecnología de medición de Burat & Klein.