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Anillos colectores para transmisión de datos y electricidad

El mundo de la industria y la electromecánica está en continuo movimiento, mejor dicho, en continuo movimiento rotativo (rotación de consumidor). Centrales eólicas, tecnología médica, tecnología de grúas, tecnología de escenarios, videocámaras, grandes pantallas, automatización de datos, transmisión de datos y robótica: el estancamiento es la condena a muerte de la eficiencia y la innovación. Por eso se necesita una transmisión de señales y de potencia fiable que no tenga pérdidas ni requiera mantenimiento para los diversos componentes fijos y giratorios. La transmisión continua, rotativa y cada vez más rápida de datos de control, señales de vídeo y datos de medición es de creciente importancia. Además de la transmisión de energía estándar, la articulación rotativa de fluidos (por ejemplo, de fluidos hidráulicos o aceite), gases y aire comprimido complementa a los anillos colectores convencionales.

Como una gran cantidad de componentes mecánicos están siempre en rotación (lo que imposibilita una transmisión de energía fija o de datos por cable), se hace imprescindible utilizar anillos colectores, que son componentes electromecánicos invisibles que no precisan prácticamente mantenimiento. Al mismo tiempo, los cuerpos de los anillos colectores y sus contactos de rozamiento son los elementos centrales de cualquier sistema de automatización y máquina destinada a la transmisión de potencia y señales sin contacto mediante escobillas (contacto deslizante), ya sea entre elementos fijos y móviles o entre componentes giratorios. Esta transmisión puede ser, por ejemplo, de señales de vídeo, Ethernet / Profinet, KOAX, HD-SDI, cables de fibra óptica y bus de campo. Para conseguir una transmisión de datos y potencia rápida, sin mantenimiento y sin pérdidas en diferentes condiciones y temperaturas de trabajo hay que fabricar los cuerpos de los anillos colectores teniendo en cuenta las especificaciones individuales y del sector y utilizar los mejores materiales posibles. RotarX es especialista en anillos colectores y juntas rotativas. Como fabricante de anillos colectores, nos centramos en la calidad de contacto de los contactos de rozamiento de plata con plata y oro con oro y en alcanzar su máxima durabilidad y mínimo mantenimiento.
En nuestra tienda encontrará desde anillos colectores sencillos para la transmisión de energía hasta combinaciones híbridas para la transmisión de medios, señales o datos, además de potencia.

Los ámbitos de aplicación clásicos para la transmisión inalámbrica de energía, datos, medios líquidos y señales de control son:

  • Movimientos de giro y arrastre de grúas
  • Plantas envasadoras
  • Rascadores rotativos de lodos (planta de tratamiento de aguas residuales)
  • Puertas giratorias
  • Camiones basculantes
  • Retransmisiones de vídeo 4K
  • Sistemas de radar
  • Redes informáticas
  • Iluminación con brazo suspendido
  • Centrales eólicas
  • Máquinas de envasado
  • Tecnología de escenarios, tales como plataformas elevadoras o maquinaria de recreo como las montañas rusas

Así pues, los anillos colectores forman parte de numerosas máquinas eléctricas y de instalaciones industriales de muchos sectores que contienen componentes en rotación continua y no pueden conectarse a fuentes de alimentación fijas por cable. En estas instalaciones, los anillos colectores y las juntas rotativas de rotarX garantizan una transmisión de datos y energía fiable y sin desgaste entre los componentes rotativos y las máquinas fijas o entre dos elementos giratorios. Esto es posible gracias a la gran calidad de sus materiales, su robusta construcción, un diseño inteligente y los contactos de calidad sin mantenimiento. La tecnología de las carcasas de nuestros anillos colectores se basa en escobillas de cerdas y de fibra como contacto deslizante que se pueden combinar con juntas rotativas para medios como agua, fluidos hidráulicos, aire comprimido y gases.

Anillos colectores y juntas rotativas híbridas para la transmisión adicional de señales de Ethernet, bus de campo y similares

Hace años, los anillos colectores se empleaban sobre todo para transmisión de energía y para las juntas rotativas. Debido a la importancia creciente del loT (Internet de las cosas, por sus siglas en inglés) y la industria 4.0, aumenta la demanda de anillos colectores híbridos que permitan una transmisión rápida y sin pérdidas de fibra óptica, buses de campo como 100 BaseT, Interbus, Profibus, Canbus y Powerlink, señales de Ethernet, así como de señales de control y vídeo, COAX, USB y HD-SDI Activate. Gracias a los avances tecnológicos, en las aplicaciones y componentes industriales cada vez se emplean más sensores que registran y proporcionan grandes cantidades de datos a dispositivos conectados. Esto permite la automatización basada en datos en la industria 4.0. Es estos casos se utiliza el anillo colector eléctrico e híbrido como conexión, es decir, como método de contacto físico para las transmisiones de energía y de datos entre los componentes rotatorios y fijos. Es necesario, por ejemplo, para interfaces informáticas, sistemas de gestión documental (DMS), sistemas de medición, resolutores y control de temperatura. La combinación híbrida de transmisión de potencia y señales se utiliza, entre otros ámbitos, en servomotores e impulsión o para el control de motores del VFD.

Los anillos colectores de rotarX no solo están disponibles en más de 7000 soluciones estándar, sino que cuentan con un sistema modular que se puede adaptar de manera individual a su área de aplicación.

Además, le ofrecen muchas otras ventajas:

  • los conectores se pueden instalar según las necesidades del cliente
  • se puede escoger libremente la longitud de los cables
  • entradas de cable individuales
  • construcciones personalizadas, incluso en pedidos menores
  • posibilidad de blindaje de interferencias electromagnéticas de las señales analógicas, digitales y de alta frecuencia
  • temperatura de funcionamiento de hasta 300 °C
  • diversas posibilidades de montaje
  • aptos para alta tensión, tensión de control o baja tensión
  • funcionamiento continuo sin desgaste ni mantenimiento con una dinámica óptima
  • contactos plata-plata y oro-oro
  • anillos colectores abiertos y cerrados

Ventajas de los anillos colectores en la transmisión de datos

  • aptos para hasta 1 GBit/s (Ethernet)
  • rendimiento estable y sin pérdida de paquetes de datos
  • cables CAT5E, CAT6 o CAT7E
  • poco ruidosos
  • temperatura de funcionamiento: de -30 °C a +80 °C

Anillos colectores – Directamente del fabricante

El mundo de la tecnología es tan variado como los requisitos que deben cumplir los cuerpos de los anillos colectores, puesto que dependen de su ámbito de aplicación. Por esta razón, la gama de rotarX abarca una gran variedad de anillos colectores diferentes: con carcasa de aluminio, sin carcasa, con contactos de rozamiento plata con plata u oro con oro. Un anillo colector se compone de cinco elementos principales: escobilla (contacto deslizante), anillo conductor, rodamiento, rotor y carcasa. Las escobillas entran en contacto con el anillo conductor y crean una conexión eléctrica rotativa. El anillo conductor está montado en el rotor, por lo que los cables conductores colocados en la parte interior del anillo conductor y de las escobillas de fibras generan una conexión eléctrica en cada lado de la carcasa del anillo colector. El cliente puede escoger de forma individual el tamaño, la carcasa, los canales, los tipos de conectores, el grado de protección IP, así como los materiales de los contactos deslizantes. Los contactos deslizantes de los anillos colectores más pequeños tienen un desgaste menor, lo que incrementa su vida útil. Sin embargo, hay muchos ámbitos de aplicación que requieren un anillo conductor de mayor tamaño, por ejemplo, para obtener un desplazamiento viable de líquidos por el centro de una manguera o tubo. De igual modo, existen ámbitos de aplicación en los que los anillos colectores han de ser lo más compactos posible y para ellos ofrecemos nuestros anillos colectores en miniatura encapsulados.

Por otra parte, nuestros anillos colectores transmisores cuentan con la tecnología de escobillas más moderna que, combinada con el multicontacto de metales preciosos, genera poco ruido eléctrico y permite una gran velocidad de datos en la transmisión de bus de campo. Además, la presión mínima de contacto garantiza una gran vida útil. Así pues, los anillos colectores de rotarX no necesitan prácticamente mantenimiento. Nuestro objetivo es facilitar una larga vida útil, un funcionamiento que no requiera mantenimiento y una transmisión de datos y potencia extremadamente fiable. De esta manera no solo se optimiza el trabajo de los transmisores de anillos colectores en segundo plano, sino que también se garantiza que pasen prácticamente desapercibidos. Esto es posible gracias a la reducción de los tiempos de inactividad y los costes de mantenimiento mientras siguen en movimiento. De este modo se consigue transferir energía, señales eléctricas, datos y medios atendiendo no solo a la eficacia, sino también a la rentabilidad.

Además de la transmisión de señales y potencia, para la transferencia de aire y líquidos, como, por ejemplo, fluidos hidráulicos, habitualmente se emplean los llamados anillos colectores híbridos, aparte de para la transmisión de potencia propiamente dicha. Dichos anillos colectores se denominan también anillos colectores neumáticos, anillos colectores hidráulicos o juntas rotativas para vapor. Con nuestros conceptos híbridos podrá mover energía, líquidos de refrigeración y datos en diversos canales con un único sistema de anillos colectores.

Ventajas de las carcasas de anillos colectores de rotarX:

  • máxima precisión y fiabilidad
  • moderna tecnología de escobillas de fibra
  • baja presión de contacto que reduce el desgaste (alta disponibilidad del sistema)
  • bajo ruido eléctrico
  • sin mantenimiento y económicos
  • anillos colectores certificados según UL/CSA y varias clases de protección IP (IP51, IP54 y superior a petición)
  • longitud de cables individual
  • sistemas de transmisión eléctrica, neumática e hidráulica combinados

Carcasas de anillos colectores – Sistema modular y modelos estándar

Todos nuestros anillos colectores cuentan con una versión estándar y otra modular, de tal modo que se pueden adaptar de forma totalmente individual a su empresa o a su ámbito de aplicación. En caso de que necesite unas especificaciones determinadas, estaremos encantados de aconsejarle para encontrar el modelo que más se ajuste a sus necesidades. No dude en ponerse en contacto con nosotros. Solo así podremos diseñar una solución de sistemas de anillos colectores que se ajuste perfectamente a las necesidades técnicas y económicas de cada cliente. Combine diferentes tecnologías de transmisión y transmisiones deslizantes de potencia eléctrica, señales y datos.

Nuestros ingenieros le recomendarán los contactos deslizantes y las escobillas adecuadas dado que varían según la intensidad de corriente, la tensión, la velocidad de rotación, el ancho de banda, la impedancia y la temperatura de funcionamiento de los componentes.

Los ingenieros han de tener en cuentas estos factores y funciones al emplear anillos colectores

Los anillos colectores de rotarX se pueden enviar como versión estándar, pero normalmente los sistemas de anillos colectores son soluciones individuales que dependen del ámbito de aplicación. Este puede ir desde la robótica a la energía eólica. Existen numerosos factores que hay que tener en cuenta:

  • Blindaje de alta frecuencia
  • Transformación de la combinación de señales
  • Resistencia de contacto
  • Adaptación de las impedancias de alta frecuencia
  • Temperatura de funcionamiento
  • Ciclo de vida del producto
  • Resistencia a la intemperie y a las condiciones ambientales
  • Espacio disponible en el lugar de montaje

La tecnología moderna ya no depende solo de un suministro de corriente fiable, sino también de la conexión a Ethernet. La exigencia de banda ancha se enfrenta más que nunca al desafío de las interferencias electromagnéticas (EMI, por sus siglas en inglés). Las señales de Ethernet y eléctricas han de ser transferidas conjuntamente mediante anillos colectores de componentes fijos a componentes giratorios (y viceversa). Estos reaccionan de manera sensible a interferencias electromagnéticas externas. Nuestros expertos cuentan con conocimientos especializados sobre técnicas de diseño de alta frecuencia para el blindaje de aplicaciones de motores contra interferencias electromagnéticas. De este modo se impide que la integridad de los datos se vea alterada. Al utilizar nuestros productos, compartiremos con usted todo lo que sabemos sobre estas técnicas para el llamado blindaje de alta frecuencia y el aislamiento físico. Es muy importante que el blindaje se proporcione por un canal separado dentro del anillo colector, que completa la conexión eléctrica entre el blindaje del rotor y el estator. La energía blindada por el canal separado se beneficia así de una toma de tierra óptima.

Además, se mejora la integridad de los datos mediante la reducción del ruido de las escobillas eléctricas. En concreto, se trata de una cifra exacta para la resistencia de contacto de cada canal durante la rotación del anillo colector. Encontrará datos específicos en cada página de producto. Con nuestra tecnología de escobillas de fibra se beneficiará de un menor ruido eléctrico. Esta característica se hace patente en la calidad de transmisión de señales de datos registrada, que se contabiliza en paquetes por millón perdidos.

Por último, los diseñadores e ingenieros industriales también han de conocer a la perfección las características del ambiente donde se colocará la máquina, pues son determinantes para los contactos deslizantes. Es esencial comprender con precisión las clases de protección y los golpes y vibraciones que influyen en los requisitos de sellado, así como el tipo de tecnología de contactos deslizantes y la posición de los mismos.

A la hora de adquirir un anillo colector, ha de atender a todos estos criterios:

  • Tecnología de transmisión– ¿Cómo se transmite la corriente o la señal de una pieza fija a un componente giratorio?
  • Conectividad– ¿Cómo surge la conexión eléctrica en los componentes fijos y giratorios?
  • Velocidad de operación– ¿Cuál es la velocidad de revoluciones (U/min) del sistema?
  • Carcasa– ¿Qué materiales y juntas garantizan un funcionamiento correcto y fiable del anillo colector en el lugar de colocación?

Ha de hacerse las siguientes preguntas:

  • ¿Cuántos canales eléctricos se necesitan?
  • ¿Cuál es la intensidad de la corriente eléctrica y la tensión de los canales?
  • ¿Qué protocolo de datos se utiliza?
  • ¿Se conecta el anillo colector al sistema o al componente mediante enchufes o mediante cables de entrada?
  • ¿Se necesita una toma de tierra?
  • ¿Cómo se monta el anillo colector?
  • ¿Qué tipo de protección IP y de juntas (por ejemplo, para proteger contra la suciedad) se necesitan en el entorno de funcionamiento?
  • ¿Qué condiciones atmosféricas y medios (agua, suciedad, barro) han de tenerse en cuenta?
  • ¿El anillo colector gira rápidamente y cambia la dirección de giro en funcionamiento?
  • ¿Cuál es la carga de cada canal?

A la hora de diseñar un anillo colector hay que tener en cuenta numerosos aspectos y factores. Por eso es muy importante que el fabricante esté interesado en mejorar, innovar y aplicar nuevas tecnologías para integrarlas en sus procesos, al igual que rotarX. La tecnología está en continuo desarrollo y las velocidades de transferencia, así como las cantidades de datos, siguen aumentando de manera exponencial. Asimismo, por este motivo debe asegurarse de que el anillo colector pueda procesar y enviar señales de datos de forma analógica y digital.

Por otra parte, el anillo colector ha de adaptarse adecuadamente al diseño de su instalación y al espacio específico donde se va a colocar. La mejor opción es combinar piezas estándar con opciones configurables como la tecnología de transmisión, la conectividad, el tamaño, la carcasa y los diseños individuales para que el anillo colector y la junta rotativa se fundan completamente en la carcasa. Un fabricante y proveedor que proporcione ambos tipos en una especie de sistema modular estará aprovechando al máximo el proceso de compra y los tiempos de lanzamiento al mercado. Así es rotarX.