¿Cómo elegir los prensaestopas adecuados para sistemas robotizados y automatizados?

Los sistemas robóticos y automatizados exigen una precisión y fiabilidad extremas, pero muchas instalaciones fallan debido a una gestión inadecuada de los cables que crea interferencias electromagnéticas¹Los prensaestopas tradicionales diseñados para instalaciones estáticas no suelen soportar el movimiento constante, las vibraciones y los requisitos de posicionamiento preciso de los equipos de automatización modernos. Los prensaestopas tradicionales diseñados para instalaciones estáticas no suelen soportar el movimiento constante, las vibraciones y los requisitos de posicionamiento preciso de los equipos de automatización modernos, lo que provoca fallos prematuros en los cables y averías en el sistema que afectan a la productividad y la calidad.

Los prensaestopas para sistemas robóticos y automatizados requieren diseños especializados con mayor alivio de tensión, apantallamiento CEM, materiales flexibles y sellado preciso para soportar el movimiento continuo, las interferencias electromagnéticas y las exigentes condiciones ambientales, manteniendo al mismo tiempo la integridad de la señal y la fiabilidad del sistema. Estas aplicaciones requieren una cuidadosa consideración de los tipos de cable, patrones de movimiento, factores ambientales y requisitos de rendimiento para garantizar un funcionamiento óptimo del sistema de automatización.

Después de trabajar con ingenieros de automatización, integradores de robótica e instalaciones de fabricación de Europa, Asia y Norteamérica, desde líneas de montaje de automóviles en Stuttgart hasta fábricas de semiconductores en Seúl, he aprendido que la selección adecuada de prensaestopas es fundamental para el éxito del sistema de automatización. Permítame compartir con usted los conocimientos esenciales para elegir los prensaestopas que mantendrán el buen funcionamiento de sus sistemas robóticos.

Índice

• ¿Qué hace que los requisitos de los prensaestopas robóticos sean diferentes?
• ¿Qué características de los prensaestopas son esenciales para la automatización?
• ¿Cómo seleccionar prensaestopas para distintos tipos de robots?
• ¿Cuáles son las principales consideraciones sobre instalación y mantenimiento?
• ¿Cómo garantizar la fiabilidad a largo plazo de los sistemas automatizados?
• Preguntas frecuentes sobre prensaestopas para sistemas robotizados

¿Qué hace que los requisitos de los prensaestopas robóticos sean diferentes?

Los requisitos de los prensaestopas robóticos difieren de los de las aplicaciones estándar debido al movimiento constante, las exigencias de posicionamiento preciso, los problemas de interferencias electromagnéticas y la necesidad de materiales flexibles que puedan soportar millones de ciclos de movimiento manteniendo la integridad del sellado y la calidad de la señal.

Comprender estas demandas únicas es crucial porque los prensaestopas estándar suelen fallar en las aplicaciones robóticas, lo que provoca costosos tiempos de inactividad y problemas de fiabilidad del sistema.

Desafíos del movimiento continuo

Gestión de la tensión de flexión: Los sistemas robóticos someten a los cables a flexiones, torsiones y estiramientos constantes que requieren prensaestopas con alivio de tensión mejorado y materiales de sellado flexibles para evitar fallos por fatiga².

Durabilidad del ciclo de movimiento: Los robots industriales suelen realizar millones de ciclos de movimiento, lo que exige prensaestopas diseñados para una mayor vida útil con materiales resistentes al agrietamiento y a la degradación del sellado con el paso del tiempo.

Movimiento multieje: Robots de seis ejes³ crean patrones de movimiento de cables complejos que requieren prensaestopas que se adapten a la flexión simultánea en múltiples direcciones sin comprometer el rendimiento de sellado o alivio de tensión.

Velocidad y aceleración: Los movimientos robóticos de alta velocidad generan importantes fuerzas dinámicas que los prensaestopas estándar no pueden soportar, por lo que requieren diseños especializados con mayor resistencia mecánica y flexibilidad.

Requisitos de compatibilidad electromagnética

Blindaje EMC: Los sistemas robóticos utilizan servoaccionamientos y señales de control sensibles que requieren prensaestopas CEM con apantallamiento de 360 grados para evitar que las interferencias electromagnéticas perturben el funcionamiento del sistema.

Integridad de la señal: El posicionamiento y el control precisos requieren una transmisión limpia de la señal, por lo que los prensaestopas CEM son esenciales para mantener la calidad de la señal en entornos industriales eléctricamente ruidosos.

Sistemas de puesta a tierra: Un apantallamiento electromagnético adecuado requiere conexiones a tierra fiables a través de prensaestopas al chasis del equipo, lo que garantiza una supresión eficaz de las interferencias electromagnéticas y el cumplimiento de las normas de seguridad.

Prevención de interferencias: Los sistemas robóticos pueden generar interferencias electromagnéticas y ser susceptibles a ellas, por lo que requieren una protección CEM completa en todo el sistema de gestión de cables.

Consideraciones medioambientales y de seguridad

Compatibilidad con salas limpias: Los robots farmacéuticos y de semiconductores necesitan prensaestopas con superficies lisas, materiales sin partículas y diseños que minimicen la contaminación en entornos controlados.

Resistencia química: Los sistemas automatizados de procesamiento químico requieren prensaestopas con materiales especializados que resistan los productos químicos agresivos y, al mismo tiempo, mantengan las propiedades mecánicas y de estanquidad.

Ciclos de temperatura: Los sistemas robóticos funcionan a menudo en entornos con importantes variaciones de temperatura, por lo que requieren prensaestopas con materiales que mantengan la flexibilidad y la estanqueidad en amplios intervalos de temperatura.

Normas de seguridad: Los robots colaborativos (cobots) que trabajan cerca de las personas necesitan prensaestopas que cumplan normas de seguridad específicas en cuanto a resistencia a impactos y funcionamiento a prueba de fallos.

David, ingeniero de fabricación de una importante planta de automoción de Detroit (Michigan), experimentó de primera mano por qué fallan los prensaestopas estándar en aplicaciones robóticas. Los nuevos robots de soldadura de su equipo sufrían frecuentes averías en los puntos de entrada de los cables, lo que provocaba paradas de la línea de producción cada pocas semanas. Tras analizar los patrones de fallo, descubrimos que los prensaestopas de latón estándar no podían soportar el movimiento de flexión continua de los brazos del robot. Los sustituimos por prensaestopas flexibles especializados diseñados para aplicaciones robóticas, con mayor alivio de tensión y materiales de sellado flexibles. ¿El resultado? Ninguna avería en los cables en más de 18 meses de funcionamiento, lo que supone un ahorro de miles de euros en costes de inactividad 😊.

¿Qué características de los prensaestopas son esenciales para la automatización?

Las características esenciales de los prensaestopas para automatización incluyen materiales de sellado flexibles, sistemas de alivio de tensión mejorados, capacidades de apantallamiento EMC, construcción resistente a la corrosión y diseños optimizados para tipos de cables y patrones de movimiento específicos en aplicaciones robóticas.

Estas características repercuten directamente en la fiabilidad del sistema, los requisitos de mantenimiento y el rendimiento general de la automatización en entornos industriales exigentes.

Sistemas avanzados de alivio de tensión

Flexibilidad multidireccional: Prensaestopas con diseños de alivio de tensión articulados que se adaptan a patrones de movimiento complejos a la vez que mantienen una presión de agarre constante sobre los cables en todo el rango de movimiento.

Distribución progresiva de la tensión: Diseños avanzados que distribuyen la tensión mecánica a lo largo de mayores longitudes de cable, reduciendo los puntos de concentración de tensión que suelen causar fallos en los cables de las aplicaciones robóticas.

Fuerza de sujeción ajustable: Sistemas de alivio de tensión con compresión ajustable para optimizar la fuerza de agarre para diferentes tipos de cables y aplicaciones sin comprimir en exceso los cables sensibles.

Materiales resistentes a la fatiga: Elastómeros y termoplásticos especializados diseñados para soportar millones de ciclos de flexión sin agrietarse ni perder eficacia de sellado.

Tecnología de apantallamiento CEM

Blindaje de 360 grados: Blindaje electromagnético completo alrededor del punto de entrada del cable mediante juntas conductoras, prensaestopas metálicos o materiales poliméricos conductores para una protección EMI completa.

Conexión a tierra de baja impedancia: Conexión eléctrica fiable entre los blindajes de los cables y el chasis del equipo mediante cuerpos de prensaestopas conductores y técnicas de puesta a tierra adecuadas.

Respuesta en frecuencia: Prensaestopas CEM diseñados para proporcionar un apantallamiento eficaz en las gamas de frecuencias utilizadas en los sistemas de control robóticos, normalmente de CC a varios GHz.

Continuidad del escudo: Terminación adecuada de los apantallamientos de los cables mediante prensaestopas CEM para mantener la eficacia del apantallamiento y evitar interferencias en la señal o problemas de seguridad.

Material y características de construcción

Compatibilidad química: Materiales seleccionados por su resistencia a los fluidos de corte, disolventes de limpieza y otros productos químicos habituales en los entornos de fabricación automatizada.

Temperatura de funcionamiento: Materiales que mantienen la flexibilidad y las propiedades de estanquidad en los rangos de temperatura que se dan en las aplicaciones robóticas, normalmente de -40°C a +125°C.

Resistencia a los rayos UV: Para robots que operan en exteriores o en entornos de alta radiación UV, prensaestopas con materiales estabilizados frente a los rayos UV que evitan la degradación y mantienen el rendimiento.

Diseño higiénico: Superficies lisas y diseños sin grietas para robots de procesamiento de alimentos y farmacéuticos que requieren un lavado y una desinfección frecuentes.

Compatibilidad de cables especializados

Tipo de cable	Requisitos de la glándula	Características principales	Aplicaciones típicas
Servomotor	EMC, clasificación Flex	Apantallamiento 360°, descarga de tracción	Sistemas de posicionamiento
Cables de alimentación	Alta corriente, robusto	Sujeción mejorada, resistencia al calor	Motores de accionamiento
Cables híbridos	Soporte multiconductor	Sellado segregado, EMC	Sistemas integrados
Fibra óptica	Protección del radio de curvatura	Alivio suave de la tensión, diseño limpio	Datos de alta velocidad

Diseños específicos para cables: Prensaestopas optimizados para construcciones de cable específicas, incluidos cables blindados, cables híbridos de alimentación/señal y cables robóticos especiales con requisitos únicos.

Flexibilidad de la gama de tamaños: Prensaestopas con amplias gamas de diámetros de cable para adaptarse a la variedad de tamaños de cable que suelen encontrarse en los sistemas robóticos sin necesidad de un gran inventario.

¿Cómo seleccionar prensaestopas para distintos tipos de robots?

La selección de prensaestopas para distintos tipos de robots requiere analizar patrones de movimiento específicos, condiciones ambientales, requisitos de los cables y demandas de rendimiento para adaptar las características de los prensaestopas a las necesidades de la aplicación y obtener una fiabilidad y un rendimiento óptimos.

Las distintas configuraciones de robots plantean retos únicos que requieren soluciones de prensaestopas a medida para un funcionamiento satisfactorio a largo plazo.

Robots industriales articulados

Movimiento de seis ejes: Los robots articulados necesitan prensaestopas que gestionen movimientos multidireccionales complejos con un alivio de tensión mejorado diseñado para la envolvente de movimiento específica de cada articulación del robot.

Funcionamiento a alta velocidad: Los robots industriales rápidos generan fuerzas dinámicas significativas que requieren prensaestopas con una construcción mecánica robusta y materiales diseñados para aplicaciones de ciclos elevados.

Cables de alta resistencia: Los robots industriales utilizan cables de alimentación de gran tamaño y múltiples cables de señal que requieren prensaestopas con gran fuerza de sujeción y múltiples capacidades de entrada de cables.

Protección del medio ambiente: Los entornos de fabricación requieren prensaestopas con clasificación IP65 o IP67 y materiales resistentes a los fluidos de corte, las salpicaduras de soldadura y los productos químicos industriales.

Robots colaborativos (Cobots)

Requisitos de seguridad: Robots colaborativos (cobots)⁴ para trabajar cerca de personas se necesitan prensaestopas con superficies lisas, bordes redondeados y diseños a prueba de fallos que eviten lesiones durante la interacción entre humanos y robots.

Construcción ligera: Las aplicaciones Cobot suelen preferir prensaestopas ligeros de nailon o aluminio para minimizar la masa añadida que podría afectar a la dinámica del robot y a los sistemas de seguridad.

Funcionamiento silencioso: Prensaestopas diseñados para minimizar la generación de ruido durante el movimiento, importante para los cobots que funcionan en entornos de oficina o laboratorio.

Fácil mantenimiento: Diseños de prensaestopas sin herramientas o con herramientas sencillas que facilitan el mantenimiento rápido y la sustitución de cables en entornos de trabajo colaborativos.

Robots SCARA y Delta

Precisión de alta velocidad: Los robots SCARA y delta que funcionan a velocidades extremas requieren prensaestopas con una masa mínima y un alivio de tensión optimizado para evitar el latigazo del cable y mantener la precisión de posicionamiento.

Diseño compacto: Los diseños de robots con limitaciones de espacio requieren prensaestopas de perfil bajo que no interfieran en el movimiento del robot ni en la accesibilidad al espacio de trabajo.

Compatibilidad con salas limpias: Los robots "pick and place" de la fabricación de componentes electrónicos necesitan prensaestopas con superficies lisas y materiales sin partículas para trabajar en salas limpias.

Gestión de cables: Los cables pequeños múltiples requieren prensaestopas diseñados para instalaciones multicable con sellado y alivio de tensión individuales para cada cable.

Robots móviles y AGV

Resistencia a las vibraciones: Los robots móviles y los vehículos autoguiados necesitan prensaestopas diseñados para soportar las continuas vibraciones y cargas de choque que provoca el movimiento sobre suelos industriales.

Sellado ambiental: Los AGV para exteriores o almacenes necesitan prensaestopas IP66 o IP67 para protegerse del polvo, la humedad y las variaciones de temperatura.

Integración del sistema de baterías: Los robots eléctricos móviles requieren prensaestopas especializados para cables de batería de alta corriente con características de seguridad mejoradas y protección contra fallos de arco.

Protección del sistema inalámbrico: Los AGV con sistemas de comunicación inalámbricos necesitan prensaestopas CEM para evitar interferencias con las señales de navegación y comunicación.

Hassan, que dirige una gran planta de fabricación de productos farmacéuticos en Basilea (Suiza), se enfrentó a retos únicos a la hora de implantar robots colaborativos para operaciones de envasado estéril. El entorno de sala blanca requería prensaestopas que cumplieran tanto las normas de higiene de la FDA como los requisitos dinámicos del funcionamiento de los robots colaborativos. Los prensaestopas de acero inoxidable estándar eran demasiado pesados y generaban problemas de generación de partículas. Proporcionamos prensaestopas especializados ligeros y de superficie lisa con materiales aprobados por la FDA y un alivio de tensión mejorado, diseñados específicamente para aplicaciones cobot. La solución permitió desplegar con éxito el robot, manteniendo al mismo tiempo la clasificación de sala limpia y el cumplimiento de la normativa.

¿Cuáles son las principales consideraciones sobre instalación y mantenimiento?

Entre las consideraciones clave para la instalación y el mantenimiento de los prensaestopas robotizados se incluyen el tendido adecuado de los cables, la optimización de la descarga de tracción, los procedimientos de puesta a tierra CEM, la planificación de la accesibilidad y los programas de mantenimiento preventivo para garantizar un funcionamiento fiable a largo plazo y minimizar el tiempo de inactividad del sistema.

La instalación y el mantenimiento adecuados son fundamentales, ya que incluso los mejores prensaestopas fallarán si se instalan incorrectamente o se someten a un mantenimiento inadecuado en aplicaciones robóticas exigentes.

Buenas prácticas de instalación

Optimización del trazado de cables: Planificación de los recorridos de los cables para minimizar la tensión y el desgaste, al tiempo que se garantiza un radio de curvatura adecuado y se evitan interferencias con el movimiento del robot en toda su amplitud de movimiento.

Configuración del alivio de tensión: Ajustar correctamente los sistemas de alivio de tensión para proporcionar una protección adecuada de los cables sin tensarlos en exceso, lo que podría provocar una fatiga prematura o una restricción del movimiento.

Conexión a tierra EMC: Establecimiento de conexiones eléctricas adecuadas entre apantallamientos de cables, prensaestopas y chasis de equipos para garantizar un apantallamiento electromagnético eficaz y el cumplimiento de las normas de seguridad.

Especificaciones de par: Siga las especificaciones de par de apriete del fabricante para la instalación del prensaestopas para garantizar un sellado correcto sin dañar los cables ni los componentes del prensaestopas.

Accesibilidad y mantenimiento

Acceso de mantenimiento: Colocación de prensaestopas para facilitar el acceso para su inspección, ajuste y sustitución sin necesidad de desmontar el robot ni de largos periodos de inactividad.

Identificación del cable: Implantación de sistemas claros de etiquetado y documentación de cables para facilitar la resolución de problemas y las actividades de mantenimiento en instalaciones robóticas complejas.

Planificación de piezas de recambio: Mantener un inventario adecuado de prensaestopas de repuesto en función de los patrones de utilización de los robots y de la vida útil prevista en aplicaciones específicas.

Requisitos de la herramienta: Garantizar que los equipos de mantenimiento disponen de las herramientas y la formación adecuadas para los procedimientos de servicio de prensaestopas específicos de las aplicaciones robóticas.

Programas de mantenimiento preventivo

Calendario de inspecciones: Establecer intervalos regulares de inspección basados en los ciclos de trabajo del robot, las condiciones ambientales y los datos históricos de rendimiento para identificar posibles problemas antes de que se produzcan fallos.

Control del rendimiento: Implantación de sistemas de supervisión para controlar los indicadores de rendimiento de los prensaestopas, como la integridad del sellado, la eficacia de la descarga de tracción y la continuidad del apantallamiento CEM.

Criterios de sustitución: Desarrollar criterios claros para la sustitución de prensaestopas basados en la inspección visual, las pruebas de rendimiento y las expectativas de vida útil.

Sistemas de documentación: Mantener registros de mantenimiento detallados para realizar un seguimiento del rendimiento de los prensaestopas y optimizar los programas de mantenimiento y las estrategias de sustitución.

¿Cómo garantizar la fiabilidad a largo plazo de los sistemas automatizados?

La fiabilidad a largo plazo de los sistemas automatizados requiere seleccionar prensaestopas de calidad con las certificaciones adecuadas, aplicar procedimientos de prueba exhaustivos, establecer sistemas de supervisión y mantener registros detallados de rendimiento para optimizar el rendimiento del sistema y evitar fallos inesperados.

La fiabilidad es primordial en la automatización, ya que los tiempos de inactividad imprevistos pueden costar miles de dólares por hora y afectar a la eficacia general de los equipos.

Requisitos de calidad y certificación

Normas del sector: Garantizar que los prensaestopas cumplen las normas industriales pertinentes, incluidas las certificaciones IEC, UL y CE para la aplicación robótica específica y los requisitos del mercado geográfico.

Pruebas de rendimiento: Realización o revisión de datos de pruebas exhaustivas, incluidas pruebas de vida flexible, pruebas de exposición ambiental y verificación del rendimiento CEM para aplicaciones robóticas.

Certificaciones de materiales: Verificación de la conformidad del material con los requisitos del sector, incluidos RoHS⁵REACH, y normas específicas para aplicaciones farmacéuticas o de procesamiento de alimentos.

Calificación de proveedores: Trabajar con proveedores cualificados que comprendan los requisitos de las aplicaciones robóticas y proporcionen asistencia técnica y documentación exhaustivas.

Supervisión y optimización del rendimiento

Control de las condiciones: Implantación de sistemas para supervisar el rendimiento de los prensaestopas, incluidas pruebas de integridad del sellado, verificación de la continuidad eléctrica y programas de inspección visual.

Análisis de fallos: Realización de análisis exhaustivos de cualquier fallo en los prensaestopas para identificar las causas de origen y aplicar medidas correctoras para evitar que se repitan.

Evaluación comparativa de resultados: Seguimiento del rendimiento de los prensaestopas en distintos tipos de robots y aplicaciones para optimizar los criterios de selección y los procedimientos de mantenimiento.

Mejora continua: Utilizar los datos de rendimiento para perfeccionar las especificaciones de los prensaestopas, los procedimientos de instalación y las prácticas de mantenimiento para mejorar la fiabilidad.

Consideraciones sobre la integración del sistema

Normalización del diseño: Establecimiento de especificaciones estándar para prensaestopas en aplicaciones robóticas similares para simplificar el mantenimiento, reducir el inventario y mejorar la uniformidad de la fiabilidad.

Verificación de compatibilidad: Garantizar que las selecciones de prensaestopas sean compatibles con las especificaciones del fabricante del robot y los requisitos de la garantía.

Expansión futura: Planificación de la selección de prensaestopas para adaptarse a posibles actualizaciones o modificaciones del sistema sin necesidad de reinstalarlo por completo.

Coste total de propiedad: Evaluar la selección de prensaestopas en función de los costes totales del ciclo de vida, incluidos el coste inicial, los requisitos de mantenimiento y la vida útil prevista.

Conclusión

La selección de los prensaestopas adecuados para sistemas robóticos y automatizados requiere comprender las exigencias exclusivas del movimiento continuo, la compatibilidad electromagnética y los retos medioambientales. El éxito depende de la elección de diseños especializados con alivio de tensión mejorado, apantallamiento EMC y materiales optimizados para aplicaciones robóticas, a la vez que se aplican procedimientos de instalación y mantenimiento adecuados.

La clave del éxito de los prensaestopas robóticos reside en reconocer que las aplicaciones de automatización requieren soluciones especializadas que van más allá de los prensaestopas industriales estándar. En Bepto comprendemos el papel fundamental que desempeñan los prensaestopas en la fiabilidad de los sistemas de automatización y ofrecemos soluciones especializadas, como prensaestopas EMC, diseños flexibles de alivio de tensión y materiales optimizados para aplicaciones robóticas. Nuestro equipo de ingeniería trabaja con profesionales de la automatización para garantizar la selección e implementación adecuadas de prensaestopas para un funcionamiento fiable a largo plazo.

Preguntas frecuentes sobre prensaestopas para sistemas robotizados

1. Conozca los conceptos básicos de la interferencia electromagnética y cómo puede afectar a los sensibles componentes electrónicos utilizados en la automatización. ↩

2. Comprender los principios de ingeniería de la fatiga de los materiales y por qué es motivo de preocupación en aplicaciones de ciclos elevados. ↩

3. Vea una guía visual que explica los diferentes ejes de movimiento de un robot típico de seis ejes. ↩

4. Explore una introducción a los cobots y las principales normas de seguridad que rigen su uso con humanos. ↩

5. Lea un resumen de la directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas) de una fuente oficial. ↩