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Prensas hidráulicas – precisión en las formas

17/06/2016, Cornellà de Llobregat (Barcelona)

Las prensas hidráulicas dan forma, marcan, cortan, retocan… desde piezas minúsculas hasta grandes componentes de 10 t de peso. Son asiduas del sector de la automoción, ferroviario, aeronáutico y del eólico, entre otros.

 

Según el principio de Pascal, un aumento de presión en la superficie de un fluido se transmite con la misma intensidad a cualquier punto de dicho fluido. Fue en el siglo XVII cuando el matemático y filósofo Blaise Pascal comenzó en Francia a investigar el comportamiento de los fluidos hasta demostrar esta teoría. Una de sus aplicaciones es la prensa hidráulica, un mecanismo que consta de un depósito con dos émbolos de distinta sección conectados a él. Su principal característica es que permite amplificar la fuerza aplicada en el émbolo pequeño y, además, cambia la dirección de la fuerza ejercida.

Para entender este principio, y en consecuencia el funcionamiento de la prensa hidráulica, basta con imaginar una tubería en forma de "U" cuyos extremos tienen un diámetro distinto; es decir, uno es más ancho que otro. Si se llenara esta tubería con un fluido y colocáramos sobre uno de los extremos un peso, el nivel del fluido en éste bajaría y en la misma medida subiría el del otro extremo. Esto es una muestra de cómo la fuerza es igual a la presión multiplicada por la superficie. En concreto, en la prensa hidráulica la fuerza se amplifica mucho porque el fluido está encerrado entre dos pistones de área diferente. Y es que estos vasos comunicantes o émbolos son impulsados por pistones y mediante pequeñas presiones se consiguen otras presiones mayores. Gracias al principio de Pascal se pueden obtener fuerzas muy grandes usando otras relativamente pequeñas.

Múltiples utilidades

Pero, ¿para qué se utilizan las fuerzas que se generan en las prensas hidráulicas? Para dar forma o marcar materiales variados como maderas, plásticos, metales, etc. José Antonio Muñío, director técnico de Moldes Épila, explica con más detenimiento las aplicaciones de estas máquinas porque su compañía las fabrica, al igual que líneas automáticas para el conformado de materiales no férricos.

«La prensa hidráulica es una máquina que se emplea para dar forma o conformar pero también para cortar o rebarbar», detalla José Antonio Muñío. Y añade: «Las aplicaciones son infinitas gracias a las fuerzas que puede ejercer. Por ejemplo, a partir de virutas de madera y resinas se obtienen las planchas conglomeradas. La prensa produce una compactación lisa y dura, por tanto, también sirve para fabricar los paneles y las paredes prefabricadas que se destinan al sector de la construcción». Pero no sólo es idónea para compactar sino que también sirve para moldear y troquelar. Es decir, a partir de planchas metálicas se fabrican infinidad de piezas como las cubas del interior de las lavadoras o de los frigoríficos o el interior de las puertas de los vehículos. Muchos sectores como el del automóvil, el del forjado, el ferroviario, el aeronáutico, el de los electrodomésticos, etc. requieren de prensas hidráulicas para funciones de diversa índole como troquelar, estampar, retocar, prensar composites...

Diseño a medida

El tamaño de una prensa hidráulica es muy variable. Puede colocarse sobre una mesa o requerir una cimentación previa.

Lo principal es que las prensas tienen una base común y, a partir de ella, se diseñan en función de la operación y del esfuerzo que van a realizar y del tamaño de las piezas con las que trabajarán. «Porque no es lo mismo apretar las tapas de los relojes de pulsera durante su producción que conformar las chapas de las cabinas de los camiones», subraya José Antonio Muñío. Por tanto, hay prensas hidráulicas de muy reducido tamaño «que se utilizan en los laboratorios y se colocan sobre las mesas de ensayo y otras de dimensiones enormes que han de anclarse al suelo o incluso que requieren de una losa especial o de una cimentación previa que aguante su peso», apunta Muñío.

También relata Muñío cómo es exactamente una prensa hidráulica y de qué partes dispone: «Consta de un mecanismo que incorpora un plato fijo y otro móvil. El fijo tiene una forma concreta o troquel y sobre él se sitúa la pieza plana con la que se va a trabajar (una plancha de madera, de aluminio, de plástico, etc.)». Por su parte, el plato móvil, que tiene la forma inversa a la del plato fijo, desciende por el guiado o las columnas hasta este último para después ejercer una presión suficiente sobre la pieza como para que ésta cambie de forma y adquiera la de los platos. «El esfuerzo lo hace la máquina hidráulicamente: una bomba mueve un motor y éste unos pistones. La máquina convierte la energía eléctrica en hidráulica y ésta en mecánica», describe el director técnico de Moldes Épila.

Precisión y control

La seguridad de las prensas hidráulicas es una prioridad para los fabricantes.

Además, hay que tener presente la precisión que se requiere que tenga la prensa a la hora de ejercer su fuerza. Apunta Muñío que «en el caso de una chapa que se convertirá en la puerta de un coche la precisión necesaria será muy elevada».

Por otro lado, desde la compañía Reis Robotics, que produce robots industriales, sistemas automatizados y prensas, Daniel del Pino, puntualiza, que en el caso de las prensas hidráulicas que su compañía fabrica, «todos los movimientos son supervisados eléctricamente y están equipados con interruptores de fin de carrera con lo que los movimientos en contrasentido son imposibles». Del Pino añade, además, que «estos interruptores están señalizados claramente y son unifuncionales». Y continúa: «La velocidad y presión de prensado pueden ser reguladas manualmente con exactitud mediante un potenciómetro y un joystick». Del mismo modo, para aquellas piezas muy voluminosas «la mesa de fijación inferior o carro puede ser desplazada hidráulicamente al exterior de la base de la prensa. La parada del movimiento esta amortiguada en todas las posiciones y en los fines de carrera la mesa queda asentada y enclavada automáticamente», puntualiza del Pino.

Otro aspecto es quién corre a cargo de poner en movimiento la prensa hidráulica. Cada una dispone de un armario eléctrico que incluye un autómata programable que se ocupa de ordenar la puesta en marcha de la máquina y de la sucesión de movimientos que ha de efectuar. Por otro lado, ésta puede ser accionada manualmente por un operario o bien integrarse en una línea de producción robotizada. En el primer caso son los empleados quienes arrancan el mecanismo presionando un botón y también quienes se encargan de colocar la pieza a conformar sobre el plato fijo y de retirar el producto final. En el segundo, todas estas operaciones pueden ser desarrolladas por robots.

Cambios hidráulicos

Hasta hace unos años «las prensas hidráulicas se empleaban para hacer pruebas de los troqueles, antes de iniciar la producción en cadena que era protagonizada por prensas mecánicas», recuerda José Txintxurreta, director comercial de Onapres, una compañía europea que diseña y fabrica prensas hidráulicas a medida. «Pero hoy la hidráulica ha avanzado mucho y sobre todo ha ganado rapidez, con lo cual, estas prensas, que son capaces de generar grandes fuerzas, además ya se pueden utilizar en las producciones en serie».

Piezas gigantes

Por su parte, David Chico, jefe de desarrollo de proyectos de Koniker S.COOP. (centro tecnológico sin ánimo de lucro, especializado en las tecnologías de conformado y ensamble), a esta tendencia de la incorporación de la prensa hidráulica a la fabricación en cadena, gracias al incremento de la cadencia del trabajo, añade su utilización para la elaboración de nuevas piezas de enormes dimensiones. «Se trata de componentes para el sector naval y eólico que en su producción no requieren una gran velocidad pero sí un mecanismo capaz de generar una fuerza enorme. Trabajando en caliente, con tecnología de forja, las prensas hidráulicas consiguen conformar piezas de hasta 10 t de peso y 25 mm de espesor», concluye David Chico.