Las bandas transportadoras movilizan toneladas de material a granel entre distintos puntos, a menudo, a grandes velocidades y por largos trayectos. En la mayoría de los casos, la energía eléctrica se utiliza solo para los componentes que la necesiten, como el motor propulsor, y por lo general, no está disponible para el uso general. Contar con energía alternativa puede resultar complicado y costoso ya que se necesita pagar por la mano de obra e invertir en cables extragrandes, necesarios para lidiar con la inevitable caída de tensión durante periodos de operación largos; transformadores; conductos; cajas de conexión y otros componentes. Utilizar un pequeño generador de energía convencional implicaría otra serie de problemas, como el uso de combustibles inflamables. En muchos casos, la falta de energía significa que el control del transportador es una responsabilidad de los técnicos que deben recorrer por toda la estructura, una tarea que puede ser difícil y llevar mucho tiempo cuando los sistemas son extensos y se encuentran sobre terrenos difíciles de transitar.

Una alternativa más eficiente es recurrir al uso de sensores que transmiten información importante desde puntos remotos a un punto central donde se puede controlar en tiempo real y registrar para su análisis posterior. Sin embargo, cualquier sistema de monitoreo inteligente para transportadores requiere de energía para extender su operación. Debido a las distancias con las que se trabaja, los sistemas de comunicación por cables no son la mejor opción y, por lo tanto, tampoco lo son los sistemas de comunicación inalámbricos. Otras opciones, como los sistemas solares, no pueden utilizarse en las condiciones que, normalmente, opera un sistema transportador ya que los dispositivos de monitoreo, a menudo, deben permanecer en estructuras cerradas sin acceso a la luz solar o deben funcionar constantemente de día y noche.

Energía cinética

Un transportador funciona gracias a un motor de múltiple potencia. Este genera energía que puede aprovecharse a lo largo de todo el sistema por medio del movimiento de la banda. Los motores que accionan las bandas suelen estar dimensionados con un factor de seguridad de potencia considerable para tener en cuenta las cargas parásitas, tales como rodillos con rodamientos dañados, dispositivos de alineación (que quizás no trabajen continuamente), sistemas de sello, limpiadores de banda y cambios de material debido a diferentes niveles de humedad y cargas variables. Por estos motivos, los ingenieros han buscado formas para aprovechar la energía cinética de la banda en movimiento y brindar energía a los lugares específicos en los que sería beneficioso contar con sensores y otros dispositivos.

Una de las estrategias para obtener energía eléctrica de la banda consistía en utilizar una rueda que gire por el contacto con la banda y a lo largo de la superficie de esta, tal como si se tratara de un pequeño dínamo que enciende la luz de una bicicleta. Lamentablemente, los sistemas transportadores, rara vez, funcionan en perfectas condiciones y, muchas veces, partes del material a granel se sale de la banda en forma de polvo o derrames y se acumulan tanto en los rodillos como en la estructura del transportador debajo de la banda. Este material fugitivo se adhiere rápido a la rueda del generador y genera varios problemas, como vibración, exceso de inercia de los rodillos, cargas pesadas sobre los ejes y otros problemas que, inevitablemente, hacen fallar al generador.

Otra estrategia que ha tenido algo de éxito consiste en fabricar un generador dentro de un rodillo. Sin embargo, los rodillos que transportan cargas deben hacer frente a distintos tipos de situaciones desafiantes ocasionadas por el material fugitivo, cargas pesadas y altas velocidades, entre otras cosas. Sellar el mecanismo del generador e instalarlo sobre un soporte adecuado para evitar daños puede ser una tarea difícil. Además, cualquier falla del rodillo implicaría la pérdida del generador, lo cual generaría altos costos de reemplazo.

El desafío

En la mayoría de los transportadores, la banda se mueve sobre una serie de rodillos que además de brindar soporte, guían la banda. El rodillo convencional de los transportadores es un dispositivo muy confiable que cuenta con componentes fundamentales, como cojinetes, sellos y la “lata de acero”, cuya importancia es reconocida en la industria. Los diseñadores de productos de Martin Engineering tienen la teoría de que es posible generar energía de una banda en movimiento si se añade un generador independiente directamente en uno de los rodillos. De esta forma, consideran que es posible utilizar el transportador para generar energía sin la necesidad de alterar la estructura del sistema ni su configuración física.

La posibilidad de agregar un generador a un rodillo nos permite aprovechar los diseños de los rodillos ya existentes, cuya fiabilidad ha sido probada, y obtener la energía de la banda para hacer funcionar una gran variedad de dispositivos electrónicos. Si fuese posible diseñar el accesorio con la versatilidad suficiente para que se adapte a los diseños de los rodillos existentes, los operadores no tendrían que mantener una serie de rodillos especiales porque el generador podría utilizarse en prácticamente cualquier rodillo de acero.

Los ingenieros de productos crearon un diseño que cumple con el objetivo y se adhiere al extremo de un rodillo existente mediante el uso de imanes. El diámetro externo del generador coincide con el diámetro del rodillo, pero ubica al generador fuera del trayecto del material para evitar que soporte las cargas pesadas y que se filtre el material fugitivo que suele dañar los diseños actuales. El generador del rodillo se mantiene en una posición fija gracias al sistema de soporte del rodillo, y por lo general, no debe soportar la carga del material.

El nuevo diseño, cuya patente aún está en trámite, cuenta con un cojinete de apriete adherido al extremo externo del rodillo que se une al generador por medio de imanes. El cojinete de apriete asegura el generador con las lengüetas ubicadas en la carcasa externa. La unión magnética garantiza que la sobrecarga eléctrica o mecánica no hace que el rodillo se detenga; en cambio, los imanes continuarán moviéndose en la cara del rodillo.

El eje se sella con dos bridas para evitar que grandes restos de material entren al generador. Las bridas selladoras también protegen al sello secundario que evita el ingreso de polvo. Del lado interno de las bridas, hay bridas de rodamiento que brindan soporte a la carcasa rodante externa. Dentro del diámetro interno de la carcasa, hay una serie de imanes permanentes ubicados en forma radial. Cuando el cojinete de apriete adherido al rodillo los hace girar, estos generan energía eléctrica por inducción en una serie de bobinas alrededor de un inducido. Los cables del inducido salen del generador por una ranura.

El gran eje de soporte en el generador es el que brinda el apoyo necesario para las cargas transportadas. Este no gira y está montado firmemente a la estructura de soporte del rodillo. El generador es una unidad a propulsión liviana que no afecta el rodillo existente de ninguna forma. Solo se encuentra adherido por medio de imanes que lo hacen girar y, por lo tanto, utiliza una pequeña cantidad de energía mecánica para poder generar energía eléctrica. El generador está sellado para evitar la filtración de material fugitivo y es una unidad completa e independiente del rodillo del transportador.

Debido a que el exterior del generador tiene el mismo diámetro que el exterior del rodillo, la banda transportadora puede pasar (y ser sostenida) por la carcasa externa del generador, en caso de que se desalinee en ese lugar. Los cojinetes del generador pueden soportar la carga de la banda ya que son de un tamaño similar a los rodillos.

En los transportadores que ya cuentan con rodillos Trac-Mount™ (TMI) Martin^®fuera de la zona de carga, la instalación es muy sencilla, ya que lo único que hay que hacer es retirar la placa deslizante de uno de los extremos y reemplazarla por la placa deslizante del Roll Generator Martin^®, en un procedimiento que solo demora dos minutos. El diseño de los rodillos TMI se adapta a la perfección a espacios reducidos, ya que solo se necesita contar con un espacio de 8 pulgadas (203 mm) para rodillos de 6 pulgadas (152 mm). Si bien resulta difícil reemplazar los rodillos tradicionales si no se cuenta con suficiente espacio, los marcos de estos rodillos deslizantes se pueden sacar y poner rápidamente sin la necesidad de levantar la banda o retirar rodillos adyacentes.

El generador también se puede instalar sobre su propia base o sobre otras estructuras de soporte existentes, como un alineador para banda. Todos los componentes que mantienen la energía a una potencia estable de 24 V CC se encuentran dentro de un gabinete protector que se ubica, por lo general, sobre la placa de soporte del rodillo.

Esta confiable fuente de energía lleva a los transportadores a un nuevo nivel de sofisticación y les permite a los diseñadores equipar sus sistemas con dispositivos, como balanzas, sensores de proximidad, solenoides y relés, así como con temporizadores, luces e, incluso, mecanismos de seguridad adicionales. También se pueden emplear sistemas de comunicación inalámbricos para transmitir información directamente a un punto de control central y, de esta forma, brindar un medio rentable en el que los operadores pueden acceder a datos a los que antes no se tenía acceso en forma inmediata. Se trata de otro paso en el camino hacia la creación de sistemas transportadores más “inteligentes”.

Además, estamos creando la forma de almacenar energía en una pequeña batería externa que le permita al generador producir entre 5 y 10 veces más amperios durante periodos cortos para alimentar dispositivos de mayor vataje.