Ingeniería en miniatura

 

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Resumen

Las ideas y la innovación constituyen el núcleo del trabajo realizado por el equipo de SKF Focused Products. Aunque las mejores ideas parten de cero, este grupo cuenta con los husos miniatura que pueden usarse en aplicaciones de pequeño tamaño que exijan soluciones innovadoras. El huso miniatura ha sido incorporado a varios nuevos prototipos y productos comerciales, desde instrumentos de medición de velocidad del viento hasta carretes de cañas de pescar y patines en línea. El potencial para este sistema libre de mantenimiento de alto rendimiento es amplio, y el equipo de SKF detrás de su desarrollo cree que su aplicación podría abarcar una amplia gama de productos industriales en los que el rendimiento, un tamaño pequeño y/o el ahorro energético son factores importantes.

 

Existen muchas aplicaciones que se pueden beneficiar de los husos miniatura personalizados de SKF. El equipo responsable de su diseño, perteneciente a SKF Focused Products, ha estado involucrado en todo el proceso de diseño y ha trabajado para lograr una solución personalizada para los clientes

Son numerosaslas aplicaciones pequeñas que requieren los conocimientos técnicos de los ingenieros de SKF.

A menudo, se pueden satisfacer las necesidades de estas aplicaciones con husos miniatura personalizados que integran un rodamiento, un eje, un soporte, un sistema de lubricación y una obturación en una unidad armoniosa.

Entre las aplicaciones potenciales para los husos miniatura, se incluyen los equipos médicos, de ocio, deportivos e industriales, las herramientas de mano, las aplicaciones militares y marinas, los instrumentos sensibles, y la industria de alimentación y bebidas. Algunos ejemplos incluyen los patines en línea, los carretes de las cañas de pescar, las microturbinas, las procesadoras de alimentos, los anemómetros y las herramientas manuales eléctricas, entre otros.

SKF ofrece un servicio de diseño personalizado incluyendo el propio huso miniatura. Además de este elemento central, los diseñadores parten de cero con una mente abierta. No hay ninguna solución estándar única. Usando su experiencia y amplios conocimientos –procedentes de todo SKF– el equipo de diseño avanza rápidamente por todas las fases de desarrollo necesarias para crear una unidad operativa. La intención, una vez acordadas las especificaciones, es presentar al cliente una propuesta de sistema y un presupuesto en un período de entre tres y seis semanas. Una vez aprobada la propuesta, los prototipos quedan listos al cabo de seis a ocho semanas, y la producción en serie ya puede empezar entre ocho y diez semanas después de haberse recibido el pedido y el herramental necesario.

 

Uno de los retosque tienen que afrontar los diseñadores de SKF es, no sólo la diversidad de aplicaciones, sino el hecho de que a menudo los clientes piden criterios de diseño conflictivos. Los fabricantes de los equipos buscan un rendimiento mayor, una mayor exclusión de los contaminantes, mayor resistencia a la corrosión, alta velocidad, fricción extremadamente baja, aceleración rápida, fricción controlada, o una combinación de éstas u otras características. El reto está en ofrecer un módulo operativo completo, que incorpore todos los distintos componentes, y que éstos encajen perfectamente en el producto final. Por este motivo, el diálogo y la interacción con el cliente son cruciales, y un importante aspecto del servicio y del proceso de diseño. Mediante el intercambio de ideas, los diseñadores de SKF y el cliente pueden determinar los requisitos y valores inherentes al proyecto. Los especialistas pueden identificar los problemas esenciales a resolver, mostrar la gama de posibilidades de diseño, y reforzar la concienciación del cliente en cuanto a las competencias de SKF. Esto resulta más fácil si inicialmente se ha realizado un análisis minucioso de las necesidades. El invertir tiempo en la fase de diseño y el comprender a fondo el alcance del proyecto tiene su posterior recompensa.

En el seno de este servicio de diseño personalizado, se encuentra el propio huso miniatura. Cumple con una serie de características y criterios, incluyendo el ser libre de mantenimiento, el cumplir con requisitos de velocidad alta y baja, y el controlar la fricción. El huso también puede fabricarse para que sea estanco y antimagnético, y cumplir una serie de consideraciones medioambientales, que incluyen factores como el ahorro energético y un bajo nivel de ruido. Los husos miniatura se utilizan en aplicaciones con tamaños de eje de entre 1 y 10 mm. Los materiales seleccionados según los requisitos, el sistema de lubricación y de obturación, se diseñan acorde con las especificaciones del cliente.

SKF ya ha demostrado la eficacia de su diseño a través de aplicaciones reales de clientes. Por ejemplo, cuando Raymarine, uno de los fabricantes líder mundiales de electrónica marina para el mercado de ocio, estaba diseñando un nuevo modelo de anemómetro (dispositivo de medición de la velocidad del viento), solicitó la colaboración de SKF.

 

Según el informe inicial de diseñose requería disminuir considerablemente (en un 50%) el punto de medición de la velocidad del viento, proteger mejor los rodamientos contra los efectos del agua salada, e incrementar la vida útil. SKF tenía que abordar estas necesidades, combinándolas con un diseño listo para montar, independiente, y libre de mantenimiento que ofreciera una baja fricción. La empresa creó un equipo especial de desarrollo, compuesto de personal propio procedente de diferentes especialidades.

Los expertos diseñaron una unidad completa, que se sometió a un ensayo medioambiental de16 pasos. Las condiciones de estos ensayos eran considerablemente más duras que las reales que tendría que soportar el producto en alta mar. Las pruebas incluían ensayos de impacto y un largo y severo ensayo de corrosión en niebla en alta mar, y de calor por rayos infrarrojos. El anemómetro requería dos husos, uno para la velocidad y el otro para la dirección del viento.

Inicialmente, Raymarine supuso que se necesitaría un rodamiento híbrido (cerámico) para el huso. No obstante, tras una exhaustiva labor de análisis y desarrollo, SKF pudo ofrecer una unidad completa que comprendía un diseño resistente a la corrosión, un sistema de obturación único y un soporte de cierre a presión «snap-together» patentado.

Aparte de cumplir con los criterios de rendimiento, la nueva solución de SKF ofrecía unos costes logísticos y administrativos menores, y una vida de servicio más larga. El proyecto fue todo un éxito ya que SKF pudo contar con el apoyo de expertos de varias disciplinas. La compañía pudo ayudar en la evolución del anemómetro, desde su diseño y desarrollo, hasta su producción y montaje.

 

El aguaes el único aspecto que el anemómetro tenía en común con otra aplicación, diseñada para ABU/Garcia, uno de los fabricantes líderes mundiales de equipos de pesca. En el desarrollo de sus carretes para cañas de pescar de alta calidad, ABU/Garcia hizo uso de los servicios de diseño de husos miniatura de SKF. Esta unidad de alta tecnología expone a los rodamientos a aceleraciones extremas (de 0 a 30.000 rpm en 0,25 segundos) y a duras pruebas medioambientales. ABU/Garcia buscaba carretes con unas propiedades de rotación excelentes, y que se mantuvieran dentro de unos límites estrictos. Debían funcionar sin exceder un nivel de ruido específico, y ofrecer una protección excelente contra la contaminación y la corrosión.

 

Gracias a los conocimientos de SKF, se puedo reducir el par de fricción en un 50% usando un huso miniatura personalizado, listo para montar, que ofrecía unas tolerancias de fabricación próximas a los valores más ajustados que hoy pueden obtenerse con la tecnología industrial disponible. Como resultado, se logró un carrete que permitía el lanzamiento a mayor distancia, con una vida de servicio más larga, libre de mantenimiento y fácil de instalar.

En otra aplicación, esta vez para unos patines en línea, el informe inicial de diseño mostró que se requería un huso de baja fricción, con una obturación excelente y una lubricación ingeniosa. Para ello era necesario reducir el riesgo de errores en la manipulación y el montaje de los componentes. El diseño final fue una unidad individual que sustituía los cuatro componentes normalmente utilizados. Con este diseño se pretendía ofrecer al usuario altas velocidades, resistencia, un producto más duradero y libertad de mantenimiento, así como un montaje rápido y seguro (sin errores). Actualmente se están fabricando prototipos, y los resultados de los ensayos determinarán el futuro de este proyecto.

 

El siguiente nivelde integración es la mecatrónica. SKF ofrece la posibilidad de integrar la electrónica en el huso miniatura. Se pueden transmitir señales electrónicas sin necesidad de utilizar electrónica externa adicional, evitándose así el riesgo de exposición a la amenaza medioambiental. Todos los componentes pueden incorporarse internamente empleando el diseño del huso para obturar, alimentar y proteger éstos.

SKF cree que son muchas las aplicaciones nuevas y existentes que pueden aprovechar los conocimientos de su servicio de diseño personalizado de husos miniatura. Las principales ventajas se obtienen cuando el equipo de diseño interviene en el proceso de diseño desde el principio.