Los servomotores están diseñados para ofrecer precisión, ya sea para mantener una posición, ayudar a trazar la trayectoria de una herramienta o mantener una velocidad determinada bajo carga. 

Pero incluso los sistemas más fiables tienen sus límites. Si los llevas demasiado lejos, te saltas las comprobaciones rutinarias o trabajas en condiciones que no son las ideales, empezarás a ver fallos en los servomotores, a veces gradualmente, a veces de golpe (literal).

Este artículo explora los fallos más comunes de los servomotores, cómo se desarrollan y qué puede hacer para detectarlos antes de que causen daños graves.

¿Cuáles son los síntomas habituales de un servomotor defectuoso?

Los servomotores no suelen fallar sin previo aviso, pero cuando lo hacen, rara vez es de forma sutil. Detectar los problemas a tiempo puede ahorrarle tiempos de inactividad inesperados y evitar reparaciones más costosas. A continuación le explicamos a qué debe prestar atención y por qué se producen estos fallos en los servomotores:

• Ruidos extraños: Los chirridos, zumbidos o chasquidos pueden significar cualquier cosa, desde rodamientos desgastados hasta fallos eléctricos o desgaste mecánico interno.
• Vibración: Una vibración excesiva o repentina suele indicar un desajuste, un problema del rotor o que algo se ha soltado dentro de la carcasa.
• Sobrecalentamiento: Si el motor se calienta más de lo esperado, podría tratarse de una carga excesiva, un flujo de aire deficiente o problemas eléctricos más profundos.
• Funcionamiento errático: Los cambios de velocidad aleatorios, el tartamudeo o la pérdida de sincronización suelen indicar fallos en el codificador, cableado defectuoso o falta de comunicación con el sistema de control.
• Pérdida de precisión y eficacia: ¿Le cuesta mantener la posición o consume más energía de lo habitual? A menudo se trata de un problema de retroalimentación, resistencia mecánica o desgaste del encóder.
• Errores del sistema de control: Si el sistema de control arroja fallos, es probable que esté indicando problemas de carga, sobrecalentamiento o enlaces de retroalimentación rotos.

Fallos comunes del servomotor

Esta sección cubre los sospechosos habituales cuando los servomotores se van de lado.

Para cada fallo, desglosaremos sus causas, cómo detectarlo a tiempo y qué puede hacer para evitar (o al menos contener) los daños antes de que acaben con todo el sistema.

Sobrecalentamiento

El sobrecalentamiento es uno de los fallos más perjudiciales de los servomotores. El calor excesivo puede freír los devanados, romper el aislamiento y afectar al rendimiento general si no se controla.

Por qué se produce este problema

• Altas temperaturas ambiente: El funcionamiento de los motores en ambientes calurosos los lleva más allá de los límites térmicos de seguridad.
• Vías de refrigeración obstruidas: El polvo, los residuos o las acumulaciones alrededor de la carcasa del motor pueden obstruir el flujo de aire y atrapar el calor.
• Ciclos de trabajo largos: El funcionamiento continuo sin suficiente descanso no da tiempo al calor para disiparse.
• Mala ventilación: Los espacios reducidos con un flujo de aire restringido no dejan respirar al motor.
• Internos desgastados: El envejecimiento de las piezas genera más fricción, lo que significa más calor.

Síntomas y signos

• Exceso de calor: Un aumento notable del calor durante o después del funcionamiento indica un posible sobrecalentamiento.
• Decoloración: Los componentes descoloridos pueden sugerir una exposición excesiva a la temperatura.
• Olor a quemado: Un olor a quemado suele indicar daños en el aislamiento o un calentamiento excesivo de los componentes.

Métodos de detección

• Sensores de temperatura: Control en tiempo real de los niveles de calor del motor.
• Imágenes térmicas: Detecta los puntos calientes y la distribución desigual del calor.
• Inspección manual: Identifique los signos de sobrecalentamiento mediante una inspección física.

Consejos de prevención y mantenimiento

• Ventilación adecuada: Asegúrese de que los motores funcionan en entornos bien ventilados.
• Entornos climatizados: Cuando sea posible, haga funcionar los motores a temperatura y humedad controladas.
• Mantenimiento periódico: Limpie los sistemas de refrigeración y sustituya las piezas desgastadas para garantizar un rendimiento constante.
• Ventiladores: Instale ventiladores adicionales para mejorar el flujo de aire.
• Mecanismos de seguridad: Utilice sistemas que activen la desconexión cuando se superen los límites seguros de temperatura.

Fallo del rodamiento

El fallo de los rodamientos es una de las averías más comunes de los servomotores. Cuando los rodamientos fallan, aumenta la fricción, aparece el ruido y, en poco tiempo, el motor empieza a tener problemas. Dado que los rodamientos hacen que el eje gire con suavidad, cualquier problema en este punto puede afectar a la eficiencia y causar problemas de rendimiento mayores en el futuro.

Por qué se produce este problema

• Desgaste normal: Los rodamientos se degradan con el tiempo debido al funcionamiento continuo y a los ciclos de carga.
• Instalación o reinstalación incorrecta: La desalineación debida a una instalación incorrecta acelera el desgaste de los rodamientos y provoca ineficiencia.
• Contaminación: La suciedad, el polvo y otras partículas pueden infiltrarse en el sistema de rodamientos, provocando un desgaste abrasivo y averías.
• Sobrecarga: Las cargas excesivas que superan los límites de diseño provocan tensiones y una degradación precoz de los rodamientos.
• Mala lubricación: Una lubricación insuficiente o degradada aumenta la fricción, lo que provoca un desgaste más rápido.

Síntomas y signos

• Sonidos anormales: Los gruñidos, chirridos o chirridos durante el funcionamiento indican problemas en los rodamientos.
• Aumento de las vibraciones: Las vibraciones excesivas suelen indicar desalineación o desgaste de los rodamientos.
• Generación de calor: Los rodamientos sobrecalentados sugieren fricción y daños potenciales.

Métodos de detección

• Sensores de vibración: Monitorizar y detectar signos precoces de patrones de movimiento anormales en el motor.
• Inspección manual: Comprobaciones periódicas para detectar ruidos, calor o signos de desgaste.
• Control de la temperatura: Seguimiento continuo de los niveles de calor para identificar el sobrecalentamiento.

Consejos de prevención y mantenimiento

• Comprobación rutinaria y sustitución de rodamientos: Programar las inspecciones y sustituir los rodamientos según sea necesario.
• Utilizar sensores de vibración: La detección precoz puede prolongar la vida útil del motor.
• Técnicas de instalación adecuadas: Asegurar la alineación durante la instalación de los rodamientos.
• Mantenga limpios los rodamientos: Minimice la contaminación limpiando regularmente los componentes del motor.
• Lubricación: Aplique una lubricación adecuada para reducir el desgaste y la fricción.

Avería de frenos

Los fallos en los frenos de los servomotores pueden provocar errores de posicionamiento y tiempos de inactividad inesperados. Dado que la función del freno es mantener la posición, es propenso al desgaste, especialmente si se utiliza con demasiada frecuencia o se ve obligado a realizar paradas frecuentes o de emergencia.

Por qué se produce este problema

• Paradas repetitivas y paradas de emergencia: Los servofrenos no suelen estar diseñados para paradas frecuentes o paradas de emergencia repetidas, lo que provoca un desgaste acelerado.
• Contaminación: El polvo, el aceite y otros contaminantes pueden afectar al funcionamiento de los frenos y degradar su rendimiento.
• Diseño cerrado: Muchos servomotores con altos índices de protección, como IP65, alojan frenos internamente, lo que complica las inspecciones y sustituciones.

Síntomas y signos

• Ruidos inusuales: Los ruidos de rechinamiento o chirrido durante el funcionamiento del motor pueden indicar problemas en los frenos.
• Funcionamiento errático: Los movimientos irregulares del motor o los problemas de control suelen indicar un mal funcionamiento de los frenos.
• Generación de calor: Un calor excesivo alrededor de la zona de frenado sugiere un fallo inminente de los frenos.

Métodos de detección

• Inspección visual: Comprobaciones rutinarias para detectar signos de desgaste, contaminación o daños.
• Pruebas de rendimiento: Evaluación del rendimiento de los frenos en condiciones de carga para identificar incoherencias.
• Imágenes térmicas: Las cámaras térmicas ayudan a detectar una distribución inusual del calor alrededor del sistema de frenos.

Consejos de prevención y mantenimiento

• Frenar correctamente: Accione los frenos sólo cuando el motor esté parado para minimizar el desgaste dinámico.
• Utilice frenos especializados para paradas frecuentes: Para aplicaciones que requieran paradas repetidas, utilice frenos diseñados para paradas dinámicas, como frenos de muelle o frenos de doble cara en C.
• Inspección periódica: Programar inspecciones rutinarias para controlar el desgaste y la contaminación.
• Mantener entornos limpios: Mantenga el área de operación libre de contaminantes como polvo y aceite.
• Instalación correcta: Siga los procedimientos de instalación correctos para garantizar el funcionamiento y la longevidad de los frenos.

El servomotor no gira

Si un servomotor no gira, tiene un problema grave entre manos. Ya sea el motor, el accionamiento o el controlador, algo en la cadena de señales está roto. El resultado es tiempo de inactividad, simple y llanamente.

Por qué se produce este problema

• Problemas del controlador:
  • Problemas con la salida DAC: Si la salida del convertidor digital-analógico (DAC) es incorrecta, es posible que el motor no gire.
  • Software obsoleto: El uso de software incorrecto o anticuado puede alterar la función motora.
• Problemas de accionamiento:
  • Eficiencia del accionamiento: El funcionamiento ineficiente del accionamiento puede perjudicar el rendimiento del motor.
  • Fallo de accionamiento: Un accionamiento defectuoso puede impedir que el motor gire.

Síntomas y signos

• Inactividad motriz: El motor no se mueve como se esperaba.
• Errores del sistema de control: Aparecen mensajes de error o fallos en el sistema de control.
• Falta de respuesta: El motor no reacciona a las entradas de control.

Métodos de detección

• Diagnóstico del sistema de control: Compruebe si hay fallos en el controlador y el accionamiento utilizando herramientas de diagnóstico.
• Pruebas manuales: Prueba la respuesta del motor a las entradas de control directo.
• Análisis de software: Examine el software de control en busca de errores o código obsoleto.

Consejos de prevención y mantenimiento

• Actualizaciones periódicas de software:
  • Mantener actualizado el software: Actualiza regularmente el software de control para evitar problemas de compatibilidad.
• Mantenimiento del accionamiento:
  • Autocomprobaciones rutinarias: Realice periódicamente autocomprobaciones en la unidad.
  • Reparaciones puntuales: Abordar con prontitud los problemas de conducción.
• Mantenimiento del controlador:
  • Verificar la configuración: Compruebe regularmente los ajustes del software/hardware del controlador.
  • Comprobar parámetros: Asegúrese de que los perfiles de ganancia, velocidad y aceleración son correctos.

El servomotor se apaga a altas velocidades

Si un servomotor se apaga a velocidad alta o máxima, suele significar que algo falla en la protección contra sobrecargas, la refrigeración o el sistema eléctrico. En cualquier caso, si no lo solucionas, te verás abocado a un tiempo de inactividad.

Por qué se produce este problema

• Sistema de protección contra sobrecarga defectuoso: Un mal funcionamiento del sistema de protección contra sobrecargas puede apagar prematuramente el motor cuando está sometido a una carga excesiva.
• Sobrecalentamiento rápido: El funcionamiento a altas velocidades sin suficiente refrigeración provoca daños en los componentes internos y la parada.
• Rodamientos inadecuados: Los cojinetes mal mantenidos o mal instalados contribuyen al sobrecalentamiento y al fallo del motor.
• Fusibles fundidos o viejos: Los fusibles obsoletos o fundidos interrumpen el flujo eléctrico, provocando paradas.
• Condensadores defectuosos: Los condensadores defectuosos interfieren en las funciones eléctricas del motor, provocando paradas.
• Mal funcionamiento del cuentarrevoluciones: Las lecturas inexactas de RPM pueden causar ajustes incorrectos y forzar el apagado del motor.
• Caídas de tensión o cableado defectuoso: La inestabilidad eléctrica o un cableado defectuoso pueden provocar un funcionamiento errático del motor.

Síntomas y signos

• El motor se apaga inesperadamente: El motor se para después de alcanzar altas velocidades.
• Sobrecalentamiento: El motor se calienta de forma inusual.
• Ruidos inusuales: Ruidos molestos o quejumbrosos del motor.
• Rendimiento incoherente: Velocidad fluctuante del motor o paradas inesperadas a altas velocidades.

Métodos de detección

• Imágenes térmicas: Detecta puntos calientes de sobrecalentamiento en el motor.
• Control del rendimiento: Controle el rendimiento del motor para detectar signos de sobrecarga o sobrecalentamiento.
• Inspección visual: Busque signos de daños físicos o sobrecalentamiento.
• Pruebas eléctricas: Utilice un multímetro para comprobar si hay problemas como fusibles fundidos o condensadores dañados.

Consejos de prevención y mantenimiento

• Mantenimiento periódico: Realizar comprobaciones rutinarias para asegurar el correcto funcionamiento de todos los componentes.
• Soluciones de refrigeración: Instale dispositivos de refrigeración adicionales como ventiladores o disipadores de calor para evitar el sobrecalentamiento.
• Inspecciones eléctricas: Inspeccione periódicamente el cableado, los fusibles y los condensadores en busca de desgaste o daños.
• Calibración del cuentarrevoluciones: Calibre el cuentarrevoluciones periódicamente para mantener una lectura precisa de la velocidad.

Eje del motor roto

La rotura de un eje no puede ser más grave: el motor se para en seco y puede destruir todo aquello a lo que esté conectado. Suele producirse por tensión mecánica, desalineación o sobrecarga, y si no se detecta a tiempo, el daño se propaga rápidamente.

Por qué se produce este problema

• Diseño mecánico inadecuado: Cuando el eje no está diseñado para soportar fuerzas de carga radial excesivas, puede romperse bajo tensión, provocando el fallo del motor.
• Carga atascada o sobrecarga grave: Si el motor se enfrenta a una sobrecarga momentánea o a una carga atascada, el eje experimenta un aumento brusco de la fuerza, lo que puede provocar su fallo.
• Desalineación durante el montaje: Una alineación incorrecta entre el motor y los componentes conectados crea tensiones desiguales en el eje, lo que acaba provocando fracturas.

Síntomas y signos

• Pérdida de par motor: Un eje roto o dañado provoca la pérdida de potencia del motor, haciendo que éste no transmita el par de forma eficaz.
• Ruido moliente o anormal durante el funcionamiento del motor: Los sonidos inusuales, como el chirrido, pueden indicar un problema mecánico con el eje.
• El motor no responde aunque esté alimentado: Es posible que el motor no funcione en absoluto, aunque reciba alimentación eléctrica, debido a la rotura del eje.

Métodos de detección

• Inspección visual del eje del motor y los componentes conectados: Inspeccione el eje en busca de grietas, deformaciones o desalineaciones visibles.
• Control del par durante el funcionamiento: Supervise la salida de par del motor para identificar cualquier caída repentina que pudiera indicar un fallo del eje.
• Análisis de vibraciones para detectar desequilibrios o desajustes: Los sensores de vibración pueden ayudar a identificar patrones anormales que sugieran problemas en el eje, como desequilibrio o desalineación.

Consejos de prevención y mantenimiento

• Diseñe motores que soporten las fuerzas de carga previstas: Asegúrese de que el motor y el eje están diseñados para soportar la carga máxima prevista para evitar sobrecargas.
• Supervisar las operaciones en el lado de carga para detectar tensiones excesivas: Compruebe regularmente el lado de carga del motor para asegurarse de que no experimenta fuerzas superiores a su capacidad de diseño.
• Garantice una alineación precisa durante el montaje: Utilice métodos de alineación precisos durante la instalación para evitar desalineaciones que podrían provocar el fallo del eje.

Problemas de lubricación

Cuando la lubricación falla, la fricción aumenta, el calor se acumula y el rendimiento se ve afectado. Mantenga las piezas móviles correctamente engrasadas o estará provocando desgaste, ineficacia y, a la larga, el fallo del motor.

Por qué se produce este problema

• Lubricación inadecuada: Aumenta la fricción, provocando desgaste y sobrecalentamiento.
• Contaminación: La suciedad y los residuos degradan la calidad del lubricante, aumentando la fricción y el desgaste.
• Lubricante inadecuado: El uso de tipos incompatibles puede reducir la eficacia y dañar los componentes.

Síntomas y signos

• Ruidos o vibraciones inusuales durante el funcionamiento: Una lubricación insuficiente o degradada provoca un aumento de la fricción, que a menudo se manifiesta en forma de chirridos o ruidos y vibraciones inusuales.
• Sobrecalentamiento por fricción: Sin una lubricación adecuada, la fricción aumenta, provocando el sobrecalentamiento del motor, lo que puede dañar aún más los componentes.
• Disminución del rendimiento motor: El aumento de la fricción y el calor reducen la eficiencia, lo que provoca que el motor funcione con lentitud o de forma errática.

Métodos de detección

• Inspección visual para detectar signos de desgaste o ruido: Inspeccione el motor y los componentes circundantes en busca de desgaste visible, ruidos inusuales o signos de fugas de lubricante.
• Control de la temperatura del motor para evitar el sobrecalentamiento: Controle continuamente la temperatura del motor para detectar subidas anormales que podrían indicar una lubricación insuficiente o una fricción excesiva.
• Análisis de rendimiento para detectar ineficiencias: Evalúe periódicamente el rendimiento y la eficiencia del motor para detectar signos de ineficiencias relacionadas con la fricción, como una disminución del rendimiento o un aumento del consumo de energía.

Consejos de prevención y mantenimiento

• Programa de lubricación rutinaria: Establezca un programa regular para lubricar las piezas móviles, asegurándose de que permanecen adecuadamente lubricadas y libres de contaminantes.
• Utilice el lubricante adecuado para el motor: Elija siempre el lubricante adecuado para su modelo de motor específico y las condiciones de funcionamiento para garantizar un rendimiento y una protección óptimos.
• Selle el motor para evitar la contaminación: Utilice juntas y cubiertas protectoras para evitar que entren contaminantes en el motor y afecten a la calidad y el funcionamiento del lubricante.

Fallos del servomotor clasificados por gravedad

Como se insinúa en la introducción, no todos los fallos son iguales. Algunos fallos pueden ser catastróficos y provocar un fallo inmediato del sistema, mientras que otros tienen un efecto negativo más gradual en el rendimiento del sistema. En cualquier caso, una onza de prevención vale más que una libra de curación, por lo que si usted nota algo mal con su hardware servo motor, entonces no se demore - que lo arreglen, lo antes posible.

Grado de gravedad Explicación:

• 5: Fallo catastrófico con tiempo de inactividad inmediato
• 4: Impacto grave, riesgo de daños significativos, necesidad de medidas correctoras urgentes
• 3: Impacto moderado, daño progresivo, degradación notable del rendimiento.
• 2: Impacto leve, degradación gradual durante periodos prolongados
• 1: Impacto insignificante, fácilmente gestionable

¿Debe reparar o sustituir un servomotor averiado?

La decisión se reduce al coste, el tiempo de inactividad, la edad del motor, la disponibilidad de piezas y los planes de actualización.

La sustitución suele ser mejor si los costes de reparación alcanzan el 50-70% del precio de un motor nuevo, o si el tiempo de inactividad perjudica la productividad. También es la opción más inteligente para motores antiguos con problemas frecuentes, piezas difíciles de encontrar o bajo rendimiento tras la reparación.

La cobertura de la garantía puede inclinar la balanza al reducir los costes y aclarar la elección.

¿Cuánto debe durar un servomotor?

Los servomotores suelen tener una vida útil de entre 20.000 y 30.000 horas de funcionamiento en condiciones estándar. Esta estimación depende de factores como los patrones de uso, la calidad del mantenimiento y las condiciones ambientales. 

Para obtener información más detallada sobre la longevidad de los servomotores y las mejores prácticas para garantizar una vida útil óptima, consulte la información de Controles de movimiento avanzados.

Conclusión:

Los servomotores ofrecen precisión, velocidad y fiabilidad, pero problemas como el sobrecalentamiento, los fallos mecánicos y los factores ambientales pueden comprometer su rendimiento.

Instalar el hardware correctamente en primer lugar, en un entorno limpio es una buena manera de comenzar la vida operativa de un servo.

Una supervisión constante, diagnósticos inteligentes y un entorno limpio y estable son la clave para que los servosistemas funcionen sin problemas una vez operativos.

La detección precoz de fallos con herramientas como sensores de temperatura y analizadores de vibraciones también puede ayudar a evitar daños y tiempos de inactividad una vez que el sistema está en marcha. 

Como dice el refrán, más vale pronto que tarde, así que solucione los problemas del servomotor antes de que se agraven. Porque cuando un servo falla a mitad de ciclo, lo único que se moverá rápido serán tus niveles de estrés.