Los servomotores, también conocidos como servosistemas o actuadores de precisión, son aparatos electromecánicos fundamentales para el control del movimiento en los procesos de automatización industrial. Desarrollados para regular con precisión la posición, la velocidad y el par de giro, los servomotores ofrecen prestaciones estables y respuestas rápidas, garantizando que incluso las operaciones con grandes exigencias de ajustes dinámicos y precisión extrema funcionen con asombrosa eficacia.

En entornos industriales cada vez más exigentes, el servomotor es un componente clave en el control automatizado; facilita operaciones seguras, estables y altamente fiables, incluso en condiciones de carga variable y ciclos de producción continuos.

¿Qué es un sistema de regulador de servoaccionamiento?

Un sistema de regulador de servoacionamiento consta de un regulador de servoaccionamiento, un servomotor y un encoder. El regulador de servoaccionamiento controla el servomotor comparando los valores de consigna con la retroalimentación real del encoder y ajustando el motor en consecuencia. El encoder proporciona continuamente datos de posición y velocidad para un control preciso del movimiento.

Tipos de servomotores

En ingeniería de automatización industrial, conocer los tipos de servomotores disponibles en el mercado es esencial para diseñar sistemas de control de movimiento de alto rendimiento que puedan ofrecer precisión, estabilidad y eficacia operativa. Cada tipo de servomotor tiene características específicas que satisfacen diferentes requisitos de aplicación, desde procesos simples y repetitivos hasta operaciones muy complejas con duras exigencias mecánicas. La elección adecuada del servoactuador influye directamente en la seguridad y la productividad de todo el sistema.

Servomotor AC (corriente alterna)

El servomotor AC es un motor síncrono sin escobillas, de magnetización permanente, diseñado para funcionar a baja tensión. Diseñado para entornos industriales, soporta cargas elevadas y ciclos de funcionamiento continuo al tiempo que proporciona un excelente control del par de giro. Estos motores se utilizan habitualmente en máquinas CNC, brazos robóticos y líneas de montaje automatizadas, donde son esenciales unas altas prestaciones y seguridad, por ejemplo EMMT-AS.

Servomotor DC (corriente continua)

El servomotor DC es un motor síncrono sin escobillas, permanentemente magnetizado, diseñado para funcionar a muy baja tensión (24...48 V). Como tipo de motor de corriente continua sin escobillas (BLDC o EC), requiere un actuador electrónico para gestionar la conmutación de las corrientes continuas. Ofrece una respuesta rápida con un buen control de la posición y la velocidad, lo que lo hace ideal para aplicaciones de baja potencia, como robótica ligera, instrumentos de laboratorio y sistemas de posicionamiento sencillos como, por ejemplo, el EMMT-EC.

Motor paso a paso de lazo cerrado

Combina el diseño de un motor paso a paso con la retroalimentación en tiempo real, eliminando así las pérdidas de pasos. Ideal para automatización ligera y sistemas que requieren precisión sin el elevado precio de un servomotor tradicional, por ejemplo EMMT-ST y EMMB-ST.

Servomotor lineal

En lugar de un movimiento giratorio, este tipo genera un movimiento lineal y lo hace con extrema precisión. Es perfecto para equipos de inspección, aplicaciones médicas y procesos industriales que requieren un desplazamiento rectilíneo controlado.

Ventajas

Los servomotores ofrecen varias ventajas sobre los motores convencionales, lo que los hace esenciales en la moderna técnica de automatización industrial:

Precisión

La capacidad de los servomotores para lograr una extraordinaria precisión en los movimientos y el posicionamiento es lo que los hace únicos. A diferencia de los motores convencionales, que funcionan a velocidad constante sin retroalimentación de la posición, los servomotores utilizan encoders o sensores para controlar continuamente la posición exacta del eje. Esta retroalimentación permite realizar ajustes en tiempo real y garantiza que el motor cree movimientos con una precisión que puede alcanzar fracciones de grado. Esta característica es esencial en aplicaciones industriales en las que la precisión es fundamental, como en máquinas CNC, robótica y equipos de automatización.

Control

El control que ofrecen los servomotores es otra ventaja inigualable frente a los motores convencionales. Pueden controlar con precisión la velocidad, la posición y el par de giro gracias a su sofisticada construcción y al uso de algoritmos avanzados en el controlador. Mientras que los motores convencionales se limitan a operaciones de encendido/apagado o control de velocidad básico, los servomotores pueden programarse para realizar tareas complejas que requieren variaciones sutiles de velocidad y posicionamiento. Esto las hace ideales para aplicaciones que necesitan un alto nivel de flexibilidad y un control refinado.

Respuesta dinámica

La respuesta dinámica de los servomotores es otro aspecto en el que superan a los motores convencionales. Gracias a su sistema de retroalimentación en tiempo real y a la capacidad de ajustarse instantáneamente a las órdenes de control, los servomotores pueden responder rápidamente a los cambios de carga o de las condiciones de funcionamiento. Esto las hace extremadamente eficaces en entornos dinámicos con condiciones de funcionamiento que cambian rápidamente, como en sistemas automatizados de manipulación y líneas de producción adaptables. Ser capaz de responder con rapidez a órdenes precisas y ajustar el funcionamiento al instante es crucial para mantener la eficacia y la calidad en los procesos automatizados.

¿Cuáles son los componentes de los servomotores?

Un sistema de servomotor consta de varios componentes principales que trabajan juntos para proporcionar un control preciso del movimiento:

Motor

El núcleo de un servomotor es el propio motor, que puede ser de corriente continua (DC) o de corriente alterna (AC), dependiendo de la aplicación específica. Los motores de corriente continua suelen utilizarse en aplicaciones que requieren un control preciso de la velocidad y del par de giro a bajas velocidades, mientras que los motores de corriente alterna son preferibles en aplicaciones de alta potencia y alta velocidad. El motor convierte la energía eléctrica en movimiento mecánico, y su diseño está optimizado para ofrecer una respuesta rápida y eficaz en ciclos de funcionamiento variables.

Encoder

El encoder, o sensor de posición, es un componente crucial que diferencia a los servomotores de los motores convencionales. Mide la posición exacta del eje del motor en tiempo real, proporcionando retroalimentación continua al controlador. Existen dos tipos principales de encoders: incrementales y absolutos. Los encoders incrementales proporcionan información sobre el movimiento del eje, mientras que los encoders absolutos indican la posición exacta del eje en cada momento. Esta retroalimentación es esencial para un control preciso del movimiento, permitiendo realizar ajustes en tiempo real para que el funcionamiento se mantenga dentro de los parámetros requeridos.

Regulador de servoaccionamiento

El servoaccionamiento es la inteligencia que hay detrás del servomotor, interpretando las órdenes de entrada del sistema de control (como un PLC o un ordenador) y ajustando el funcionamiento del motor en función de la retroalimentación recibida del encoder. Ejecuta algoritmos de control complejos, como PID (Proporcional, Integral, Derivativo), para regular con precisión la velocidad, la posición y el par de giro del motor. El actuador eléctrico también puede ajustar dinámicamente el funcionamiento del motor para gestionar las variaciones de carga y otras condiciones de funcionamiento, garantizando unas prestaciones optimizadas, por ejemplo CMMT-AS o CMMT-ST.

Cómo elegir el servomotor adecuado para su aplicación

Elegir el servomotor adecuado para su aplicación es fundamental para garantizar el funcionamiento eficaz y fiable de un sistema. Cada aplicación tiene unos requisitos específicos, y el motor debe seleccionarse en función de las características del movimiento, la carga y el entorno en el que va a funcionar.

Analizar la carga

Comprender el tipo de movimiento requerido: ¿es lineal o rotatorio? ¿La carga es pesada o ligera? ¿Constante o variable? Estas respuestas son esenciales para determinar la potencia, el par de giro y la precisión necesarios para la aplicación.

Evalúe la precisión y velocidad deseadas

Aplicaciones que requieren altas velocidades o un posicionamiento muy preciso pueden necesitar motores con encoders de alta resolución y controladores capaces de realizar ajustes en tiempo real. La velocidad y la precisión deben equilibrarse para cumplir los requisitos operativos sin comprometer la estabilidad del sistema.

Compruebe la compatibilidad del sistema

Asegúrese de que el servomotor es compatible con su controlador, protocolo de comunicación (como EtherCAT®, PROFINET, etc.) y alimentación deeléctrica. La compatibilidad garantiza una integración más sencilla y un funcionamiento estable.

Considere el entorno operativo

El motor debe ser adecuado para las condiciones ambientales en las que va a funcionar, como exposición a polvo, humedad, vibraciones o temperaturas extremas. Elegir un modelo con un grado de protección adecuado (por ejemplo, IP) es vital para evitar fallos y alargar su vida útil.

Análisis coste-beneficio

Los motores más robustos y precisos suelen tener un coste inicial más elevado, pero pueden ofrecer una mejor rentabilidad a largo plazo gracias al aumento de la productividad, el ahorro de energía y la reducción del tiempo de inactividad. En su evaluación, tenga siempre en cuenta los costes operativos a largo plazo.

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Reflexiones finales

A medida que la automatización se hace más inteligente y adaptable, el servomotor destaca como un elemento esencial de esta evolución. La combinación de precisión, velocidad y flexibilidad la hace indispensable en una amplia gama de industrias.

Para los ingenieros, integradores de sistemas y fabricantes que buscan soluciones de control de movimiento más inteligentes, comprender la función del servomotor no solo es útil, sino esencial.