Factores a tener en cuentaen el dimensionamiento de servomotores
Para seleccionar el servomotor adecuado, es esencial tener en cuenta las características mecánicas y dinámicas de la carga y el entorno de funcionamiento. Los principales factores son:
Par de giro
El par de giro es uno de los factores importantes para dimensionar un servomotor. Determina la capacidad del motor para generar la fuerza necesaria para mover una carga. Para dimensionar correctamente el motor, es esencial calcular el momento de giro máximo necesario durante el ciclo de funcionamiento, incluidos los arranques, las paradas y las operaciones con carga. Un motor de tamaño adecuado significa que funciona con eficacia, que no se sobrecarga y que se evitan fallos prematuros. Por tanto, es vital seleccionar un servomotor cuyo par de giro sea compatible con las exigencias de la aplicación, incluido un margen de seguridad para gestionar los picos de carga inesperados.
Velocidad
La velocidad es otro factor importante a la hora de seleccionar un servomotor. Define la velocidad a la que puede funcionar el motor, lo que a su vez influye directamente en la duración del ciclo y la productividad de la máquina. Al dimensionar un servomotor, también debe tenerse en cuenta la velocidad máxima requerida por la aplicación, incluidas las variaciones durante las distintas fases del ciclo de trabajo. Con la especificación de velocidad correcta, el motor cumplirá los requisitos de funcionamiento sin sobrepasar sus límites, lo que podría provocar un desgaste acelerado o fallos.
Inercia
La inercia de la carga afecta a la capacidad del sistema para acelerar y desacelerar con eficacia. La relación entre la inercia del motor y la de la carga debe optimizarse para garantizar respuestas rápidas y un control preciso.
Una diferencia significativa entre estas inercias puede provocar un control inadecuado del movimiento, aumentando el riesgo de vibraciones e inestabilidad. Por lo tanto, es esencial calcular la inercia total del sistema y elegir un motor con una inercia compatible para garantizar un rendimiento optimizado.
Tensión
La tensión es crucial a la hora de seleccionar servomotores y sus reguladores de servoaccionamiento. Determina la compatibilidad eléctrica entre el motor y la red eléctrica o la alimentación eléctrica.
Seleccionar un servomotor con la tensión adecuada es fundamental para evitar sobrecargas eléctricas y garantizar un funcionamiento eficiente. Es importante que la tensión del servomotor coincida con el sistema de control y la fuente de alimentación, maximizando así la eficiencia energética y minimizando el riesgo de dañar el motor.
Corriente
La corriente desempeña un papel fundamental en el funcionamiento de los servomotores, ya que influye directamente en el par de giro y la potencia. Al seleccionar un servomotor, es imprescindible evaluar la corriente máxima que necesita el motor durante su funcionamiento.
La elección de un regulador de servoaccionamiento que pueda suministrar la corriente necesaria sin sobrepasar los límites es igualmente crucial para evitar el sobrecalentamiento del motor y proporcionar un funcionamiento seguro y fiable. La corriente adecuada permite un rendimiento óptimo del motor y suministra el par de giro necesario para la aplicación.
Temperatura
La gestión de la temperatura es un aspecto mecánico y eléctrico importante a la hora de seleccionar servomotores. Los motores generan calor durante su funcionamiento, y la capacidad de disipar este calor afecta a su eficiencia y vida útil.
La elección de un servomotor y un regulador de servoaccionamiento con buenas características térmicas permitirá mantener la temperatura dentro de unos límites seguros. Esto significa que también hay que tener en cuenta el entorno de funcionamiento, la ventilación o refrigeración disponibles y la eficiencia térmica del motor y el controlador para evitar el sobrecalentamiento y garantizar un rendimiento estable.
Poder
La potencia del servomotor viene determinada por la combinación de tensión e intensidad y es un indicador de la capacidad del motor para realizar trabajo.
A la hora de seleccionar un servomotor, es fundamental elegir uno con la potencia adecuada para la aplicación; así podrá realizar las tareas requeridas sin sobrepasar su capacidad. Seleccionar un regulador de servoaccionamiento compatible capaz de suministrar la potencia necesaria al motor sin ineficiencias es igualmente fundamental para optimizar el rendimiento del sistema, así como la eficiencia energética.
Regulador de servoaccionamiento y red de comunicación
Otro aspecto que determina el rendimiento eficiente de un servomotor es el regulador de servoaccionamiento y la red de comunicación. El controlador debe ser capaz de traducir las órdenes de control en acciones precisas del motor, mientras que la red de comunicación debe ser capaz de transferir datos de forma rápida y fiable entre el motor, el controlador y el sistema de control (PLC).
La compatibilidad entre estos componentes es crucial para diseñar un sistema de control de movimiento cohesivo que pueda responder eficazmente a las demandas operativas, proporcionando así precisión, eficacia y flexibilidad en la automatización industrial.
Prácticas recomendadas para dimensionar y seleccionar servomotores
A la hora de dimensionar y seleccionar servomotores, es aconsejable seguir una serie de buenas prácticas para elegir con mayor eficacia y eficiencia considerando las necesidades específicas de su aplicación Estas son las prácticas recomendadas:
- Comprobar la tensión disponible:
Asegurarse de que el servomotor es compatible con la tensión de la alimentación eléctrica de su instalación. - Definir el perfil de movimiento:
Analizar los requisitos de velocidad durante todo el ciclo de funcionamiento, incluidas las fases de aceleración y deceleración. - Calcular el par de giro necesario:
Determinar el par de giro necesario en función de la inercia del mecanismo, la fricción y las fuerzas externas. - Evaluar la relación de inercia:
Valorar la relación de inercia ideal entre la carga y el rotor del motor para mejorar el control y la respuesta del sistema. - Selección preliminar del servomotor:
Tras definir los principales criterios, seleccione un motor que cumpla los requisitos de tensión de alimentación eléctrica, velocidad nominal, par continuo y de pico, e inercia. - Determinar el uso de un reductor:
Si la aplicación requiere reducir la velocidad, aumentar el par de giro y mejorar la relación de inercia, considere la posibilidad de añadir reductores al sistema. - Selección final del servomotor:
Afine su elección ajustando la relación de reducción, el par de giro necesario y la relación de inercia para encontrar el motor más adecuado. - Completar el dimensionamiento con un regulador de servoaccionamiento:
Elija un regulador de servoaccionamiento con la tensión de entrada correcta y una corriente de salida suficiente, así como una interfaz de control adecuada.
Utilice nuestro configurador Electric Motion Sizing y dimensione su sistema de actuadores eléctricos o electromecánicos de forma rápida, sencilla y precisa.
Resumen
La elección del servomotor adecuado empieza por un conocimiento profundo de la carga, el par de giro, la velocidad y los requisitos medioambientales de su aplicación. Si tiene en cuenta estos factores y sigue las mejores prácticas de selección y dimensionamiento, podrá conseguir un servomotor que ofrezca un control del movimiento preciso, eficaz y fiable, adaptado a las necesidades de su sistema.
Desde parámetros como torque, velocidad y momento de inercia, hasta el grado de protección y la dinámica del sistema, cada factor tiene un impacto significativo. Una selección adecuada no solo mejora el desempeño del equipo, sino que también optimiza el consumo energético y extiende la vida útil de la maquinaria.
Además, exploraremos qué son los ejes en un sistema servo, cómo funcionan y de qué forma están revolucionando la automatización de procesos industriales. Sigue leyendo para descubrir más.
Factores a considerar en el dimensionamiento de un servomotor
Torque
El torque es uno de los factores más importantes en el dimensionamiento de un servomotor. Define la capacidad del motor para generar la fuerza necesaria para mover una carga. Para dimensionarlo correctamente, es esencial calcular el torque máximo requerido durante el ciclo de operación, incluyendo arranque, parada y condiciones de carga. Un torque bien dimensionado previene sobrecargas, evita fallas prematuras y asegura un funcionamiento eficiente. Selecciona siempre un motor con una capacidad de torque acorde a tu aplicación, dejando un margen de seguridad ante posibles picos de carga.
Velocidad
La velocidad determina el ritmo de operación del motor e influye directamente en el tiempo de ciclo y la productividad de la máquina. Al dimensionar un servomotor, considera la velocidad máxima y sus variaciones durante el ciclo. Esto garantiza que el motor opere dentro de sus límites, evitando desgaste acelerado o posibles fallos.
Inercia
La inercia de la carga afecta la capacidad del sistema para acelerar y desacelerar de forma eficiente. Una proporción adecuada entre la inercia del motor y la de la carga permite un control preciso y una respuesta dinámica estable. Un desajuste puede provocar vibraciones, inestabilidad y un control deficiente. Por ello, es fundamental calcular la inercia total del sistema y elegir un motor compatible.
Voltaje
El voltaje es un aspecto eléctrico crítico en la selección de servomotores y sus controladores. Determina la compatibilidad con la fuente de alimentación disponible. Elige un motor con un voltaje nominal que se alinee con los requisitos de tu sistema para evitar sobrecargas y asegurar un funcionamiento eficiente. Un voltaje correctamente seleccionado ayuda a maximizar la eficiencia energética y minimizar riesgos de daño al motor.
Corriente
La corriente influye directamente en el torque y la potencia del motor. Al seleccionar un servomotor, verifica que el controlador (regulador de servoaccionamiento) pueda suministrar la corriente máxima requerida sin exceder sus límites. Esto evita sobrecalentamientos y garantiza una operación segura y estable.
Temperatura
La gestión térmica es esencial para mantener el rendimiento y extender la vida útil del motor. Durante la operación, los servomotores generan calor, por lo que es importante contar con una buena disipación térmica. Considera las condiciones ambientales, la ventilación y la eficiencia térmica del sistema al hacer tu elección.
Potencia
La potencia es el resultado de la combinación entre voltaje y corriente, y refleja la capacidad del motor para realizar trabajo mecánico. Selecciona un motor cuya potencia cubra los requerimientos de tu aplicación, y asegúrate de que el controlador pueda suministrarla sin generar ineficiencias.
Controlador y red de comunicación
La selección del controlador (servo drive) y la red de comunicación son determinantes para el rendimiento general del sistema. El controlador traduce las órdenes del sistema de control en movimientos precisos del motor, mientras que la red asegura una comunicación rápida y fiable entre el controlador, el motor y el PLC. Una buena compatibilidad entre estos elementos garantiza un control de movimiento eficiente y preciso.
Ver también: ¿Qué son los ejes eléctricos y cuáles son sus funciones?
Mejores prácticas para dimensionar y seleccionar servomotores
Seguir un proceso estructurado al dimensionar y seleccionar un servomotor es clave para asegurar una elección eficiente y adecuada a las necesidades específicas de tu aplicación. Estos son los pasos recomendados:
- Verifica el voltaje disponible: Asegúrate de que el motor sea compatible con la red eléctrica de tu instalación.
- Define el perfil de movimiento: Analiza los requerimientos de velocidad a lo largo del ciclo de operación, incluyendo aceleraciones y desaceleraciones.
- Calcula el torque requerido: Considera factores como la aceleración, fricción y cualquier fuerza externa que actúe sobre la carga.
- Evalúa la relación de inercia: Busca un buen balance entre la inercia de la carga y la del rotor para lograr un mejor control y respuesta dinámica.
- Haz una selección preliminar del motor: Toma en cuenta parámetros como voltaje, velocidad nominal, torque continuo y de pico, así como la inercia.
- Determina si necesitas una reducción: Si tu aplicación exige menor velocidad y mayor torque, considera el uso de reductores.
- Realiza la selección final del motor: Ajusta los valores de torque, inercia y relación de engranajes para lograr un rendimiento óptimo.
- Elige un controlador compatible: Verifica que tenga el voltaje de entrada adecuado, la corriente de salida necesaria y una interfaz de control que se integre sin problemas con tu sistema.
Un buen dimensionamiento y una selección adecuada del servomotor son fundamentales para lograr eficiencia, precisión y confiabilidad en tus sistemas de automatización. Al seguir estas buenas prácticas, puedes tomar decisiones más informadas y mejorar el rendimiento general de tu proyecto.
¿Quieres modernizar tus sistemas de automatización?
Descubre cómo las soluciones de Festo pueden ayudarte a mejorar la precisión y eficiencia de tu operación. Visítanos en nuestro sitio web para más información.