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ENERSYS - El auge de los vehículos de guiado automático (AGV) en almacenes: ¿qué papel desempeñan las baterías?

El auge de los vehículos de guiado automático (AGV) en almacenes: ¿qué papel desempeñan las baterías?

Las baterías, los equipos de carga y la tecnología de gestión de la energía de un AGV debería suministrarse como un servicio completo por parte de un especialista que pueda asesorar sobre la combinación ideal para cada aplicación.

¿Está pensando en introducir vehículos de guiado automático (AGV) en el funcionamiento de su almacén o desea reforzar su flota actual de AGV? Yanis Lounnas, ingeniero de aplicaciones en EnerSys®, resume las crecientes ventajas que ofrecen los vehículos de guiado automático (AGVs), destaca las opciones actualmente disponibles y explica el papel clave que juegan las baterías a la hora de satisfacer todo el potencial de los AGV.
A medida que los almacenes avanzan hacia una automatización total, los vehículos AGV están llevando la manipulación automatizada de productos más allá de las cintas transportadoras y la maquinaria de clasificación, permitiendo una libre circulación por las instalaciones. A diferencia de las instalaciones estáticas, la mayoría de los vehículos AGV no están conectados a la red eléctrica de forma permanente, sino que utilizan las baterías de tracción como fuente de energía. La inversión en vehículos AGV para incrementar la productividad, la eficacia y la rentabilidad debe complementarse eligiendo las baterías adecuadas que permitan obtener el máximo beneficio de estos vehículos.

Ventajas de los sistemas de AGV

Un vehículo de guiado automático o AGV es un tipo de robot móvil o robot de transporte cuyo sistema de navegación está guiado por tecnologías con diferentes grados de complejidad. Dentro de los almacenes, los AGV reemplazan a las carretillas elevadoras en el transporte, almacenamiento y retirada de mercancías. Son también muy usados en fábricas.
Los AGV pueden diseñarse con todo tipo de dimensiones, pudiendo ser incluso más pequeños que las carretillas elevadoras tradicionales, para de este modo adaptarse a pasillos más estrechos y permitir una mayor densidad de almacenamiento. Su funcionamiento automatizado reduce el riesgo de errores y daños para el producto, y cuando trabajan en zonas libres de presencia humana reducen la demanda de iluminación y calefacción.
Pueden realizar tareas que son molestas o peligrosas para los trabajadores. Gracias a su comportamiento predecible, sus movimientos controlados con precisión y sus sistemas de seguridad incorporados, los AGV también contribuyen a crear un entorno de trabajo más seguro para los empleados de una forma diferente. Están diseñados para que, ante la detección de presencia humana, emitan una alarma, ralenticen y, si fuera necesario, se detengan completamente.

Categorías de AGVs

La variedad de AGVs se está ampliando y cada vehículo necesita un análisis detenido para identificar la mejor opción en cuanto a batería, método de carga y planteamiento de la gestión de baterías. Los AGVs más sencillos son solo carritos automáticos, con una serie de funciones mínimas, donde se colocan mercancías para su transporte. Los tugger AGVs, en los que una unidad motriz arrastra un carro con ruedas o un tren de carros, son solo un avance.
Una unidad de carga o ‘portacargas’ AGV suele transportar un objeto específico, o un recipiente del tipo paleta, contenedor o caja, sobre su plataforma. Los más grandes se encargan de transportar productos pesados, como motores, rollos de papel o bobinas de acero. Los diseños más pequeños incluyen robots más bajos de forma cuadrada que se deslizan bajo un contenedor de carga, lo levantan y lo transportan.
Las carretillas elevadoras AGV están especializadas en actividades dentro del ámbito que cubren las carretillas elevadoras con conductor para almacenes. La mayoría desempeña las funciones de elevación de paletas y recogepedidos, pero también hay AGVs que equivalen a apiladores, carretillas retráctiles, carretillas para pasillos estrechos y muy estrechos, y carretillas elevadoras contrapesadas.

Navegación y control

Las operaciones de un AGV están controladas por una combinación de software y sistemas con sensores. Los primeros AGVs seguían una ruta establecida por un cable conductor enterrado en el suelo del almacén. Este sistema sigue funcionando bien hoy en día, pero las modificaciones en el trazado resultan difíciles. Las bandas magnéticas, balizas o puntos en el suelo son menos inflexibles. El escaneo láser de los reflectores ubicados por todo el almacén es una alternativa más versátil. Una opción adicional es el guiado inercial utilizando un ordenador y una serie de sensores –de movimiento, rotación (giroscópico) y algunas veces magnéticos– para calcular la posición. Y, además, por supuesto, está la navegación por GPS.
Mientras que estas tecnologías básicamente permiten la programación de los sistemas AGV para realizar tareas repetitivas, la incorporación de la inteligencia artificial promete hacerlas más autónomas. Algunos AGV avanzados pueden ahora, por ejemplo, explorar nuevos entornos, crear sus propios mapas y calcular la ruta ideal.
Los AGVs que pueden aprender y tomar decisiones nos proporcionan un atisbo de Industria 4.0, con sus fábricas y almacenes inteligentes. El concepto de «Internet de las Cosas», el elemento posibilitador esencial de Industria 4.0, se usa ampliamente para vigilar y controlar los AGVs. Mediante la comunicación inalámbrica, a través de la aplicación del IoT, se recopilan datos de los AGVs para su procesado y se transmiten las instrucciones.

Opciones de batería

Para mantener la productividad de un AGV constante y maximizar la eficacia, un objetivo evidente es minimizar el tiempo y el esfuerzo necesarios para mantener y cargar las baterías. Las tradicionales baterías de plomo-ácido húmedas tienen unas necesidades de mantenimiento mayores, incluida la exigencia de un lugar bien ventilado y refrigerado para los rellenados de agua, cargas y almacenamiento.
Por otra parte, se trata del tipo de batería más económico que puede comprarse. Toda decisión relacionada con la batería debe basarse en un pleno conocimiento de la aplicación, en algunos casos las baterías de plomo-ácido húmedas pueden proporcionar una razón empresarial sólida a pesar de las necesidades de mantenimiento.
Aunque las baterías estancas de plomo-ácido, incluidos los tipos de gel y AGM (de fibra de vidrio absorbente), no precisan mantenimiento alguno, sí que suelen necesitar de una recarga completa de varias horas de duración después de cada turno. Sin embargo, las baterías AGM con tecnología TPPL (placas delgadas de plomo puro) pueden hacer uso de la carga de oportunidad, al igual que las baterías de iones de litio, durante los breves descansos en la actividad. En muchas aplicaciones, esta opción ofrece una solución óptima para la recarga dentro del patrón de funcionamiento exigido a los AGVs.
Debido a sus particulares características que exigen carga rápida, alta densidad energética, PSoC (capacidad de uso en carga parcial) y mantenimiento mínimo, la tecnología TPPL suele ser la solución preferida para la mayoría de las aplicaciones de AGV. Con la creciente demanda energética, las baterías de iones de litio pueden ofrecer una solución más viable gracias a su mayor densidad energética y capacidad de carga ultrarrápida. La principal desventaja de las baterías de iones de litio sigue siendo su elevado precio, aunque se espera una disminución de los costes en el futuro.
Una vez más, las necesidades y circunstancias específicas del usuario deben evaluarse en detalle antes de elegir la solución de carga. Y esto también incluye la aplicación, el entorno, el patrón de turnos, los pesos de carga y las especificaciones de los AGVs. En algunos vehículos, como las unidades de carga AGV pequeñas y bajas, la alta densidad energética y el tamaño compacto de una batería de iones de litio resulta ideal. En todos los casos, las baterías tienen que estar especificadas con suficiente capacidad como para evitar su agotamiento durante los turnos. En definitiva, la elección de la batería correcta depende de una estimación precisa del coste total de propiedad y del retorno de la inversión para cada opción.

Gestión de la carga y de la energía

Para algunos patrones de funcionamiento y trabajo, con pocos tiempos de parada, la carga de oportunidad no es suficiente para hacer frente a las demandas de energía de los AGVs. Una opción más eficiente y productiva puede ser cambiar las baterías descargadas por otras totalmente cargadas. Esto se puede llevar a cabo manualmente o, en la mayoría de los casos, mediante la instalación de una estación automatizada donde una máquina se encarga de cambiar las baterías.
Otra forma efectiva de mantener los AGV en funcionamiento, cuando hay tiempo disponible entre las tareas y turnos, es la carga rápida de oportunidad. En este caso, se instalan cargadores en puntos estratégicos de la ruta de los AGVs para proporcionar una recarga durante cualquier breve descanso entre tareas. Este proceso puede automatizarse totalmente haciendo que el AGV busque una estación de carga siempre que la carga de su batería descienda de un nivel determinado.
El AGV encontrará la primera estación de carga disponible y conducirá hasta llegar a ella para poder realizar la carga rápida de oportunidad antes de la siguiente tarea. La conexión puede realizarse mediante guías deslizantes físicas o por medio de los más modernos cargadores inalámbricos. El rendimiento e inteligencia de los equipos de carga varían considerablemente en función de los productos, por lo que es necesario realizar otra cuidadosa elección para optimizar los ratios de carga, la eficacia y la vida útil de la batería.
El aumento de la digitalización, la recopilación y el intercambio de datos ha sido esencial para el desarrollo de almacenes automatizados. Equipados con sensores y electrónica de comunicación, los AGVs se convierten en utilísimos dispositivos para recopilar y transmitir datos. Y debidamente equipados, también son capaces de actuar de acuerdo con la información recibida. Estas funciones crean una buena base para los sistemas de gestión de flota.
Como es natural, los usuarios de los AGV también desean una gestión automática de baterías. Lo ideal sería reunir todos los datos de los AGV, de los cargadores y de los dispositivos de manipulación de baterías mediante una plataforma única integrada para el estudio y la obtención de resultados concretos. Un buen ejemplo es el sistema de gestión de las operaciones de la batería Xinx™ de EnerSys®, que se conecta de manera inalámbrica al dispositivo de control de la batería Wi-iQ® también de EnerSys®.
Las baterías, los equipos de carga y la tecnología de gestión de la energía de un AGV debería suministrarse como un servicio completo por parte de un especialista que pueda asesorar sobre la combinación ideal para cada aplicación.


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