Elegir el servomotor adecuado para su aplicación industrial es vital para lograr el equilibrio adecuado entre funcionalidad, fiabilidad y, por supuesto, coste.
Elegir el motor equivocado puede reducir el rendimiento (si es que funciona), dañar el hardware auxiliar, provocar fallos en el sistema y, más adelante, problemas de calidad en los productos o servicios que se ofrecen.
En este artículo analizaremos los tipos de servomotores disponibles y cómo seleccionar el más adecuado para obtener la mejor relación calidad-precio en términos de funcionalidad y fiabilidad.
¿Qué es un servomotor?
Los servomotores son dispositivos electromecánicos de alta precisión utilizados en el control de movimiento de maquinaria industrial.
Funcionan según los mismos principios fundamentales que los motores eléctricos normales, en el sentido de que activan las bobinas del estator para crear un campo magnético que acciona un rotor. La principal diferencia es que los servomotores incluyen sistemas de realimentación, normalmente en forma de codificadores o resolvers, que controlan la velocidad, el par y la posición.
Estos datos se envían a un controlador, que ajusta el funcionamiento del motor mediante algoritmos como el control PID. El resultado es un sistema de bucle cerrado que corrige los errores en tiempo real, garantizando un movimiento preciso. Este nivel de control es la razón por la que los servomotores son esenciales en robótica, máquinas CNC y automatización de alta precisión.
¿Cómo elegir el servomotor adecuado?
Desde un punto de vista técnico, la elección del servomotor vendrá determinada en gran medida por los requisitos del hardware que va a mover. Estos requisitos incluyen varios pares, velocidades, voltajes, precisión de posicionamiento y otras métricas de rendimiento, en las que profundizaremos en la siguiente sección.
Determinar el par
El primer paso en la selección del servomotor adecuado para sus necesidades es determinar el par necesario para accionar lo que sea que necesite accionar.
El par es el equivalente rotacional de la fuerza, y es, en términos sencillos, cuánta fuerza de torsión aplicará tu motor al girar alrededor de un eje (o al girar el eje, en este caso).
Cuando desenroscas una botella de agua potable, es el par de torsión el que retira la tapa. Si aplicas demasiado poco par de apriete, la tapa no se moverá. Demasiado par, y la tapa podría romperse, o podrías asegurarte.
Es fundamental conocer los requisitos de par, ya que, al igual que con la analogía de la botella de agua, si no se aplica un par suficiente, el objeto que se intenta hacer girar no irá a ninguna parte (se atascará). Por el contrario, si se aplica un par excesivo, la maquinaria puede resultar dañada.
La fórmula del par fundamental es la siguiente
T = F x r
Dónde:
T= par (medido en Nm, para unidades SI)
F = fuerza (normalmente medida en N)
R = el radio, o brazo de palanca (normalmente medido en metros)
Durante el proceso de selección del servomotor deben tenerse en cuenta varios pares diferentes, pero los tres más importantes son el par continuo, el par máximo y el par de aceleración. Describen cómo funciona el servomotor con carga constante, cómo gestiona las ráfagas cortas de carga elevada y cómo responde a los cambios de velocidad, respectivamente.
Par continuo
El par continuo es el par que un servomotor debe proporcionar de forma constante sin sobrecalentarse ni experimentar una degradación del rendimiento. Representa el par en estado estacionario necesario para mantener el sistema en funcionamiento en condiciones normales.
Para calcular el par continuo (Tcont), suma los pares de todas las fuerzas externas, incluidas la gravedad y la fricción:
Tcont = Texterno + Tgravedad + Tfricción
donde:
Texterno tiene en cuenta las cargas aplicadas (por ejemplo, cintas transportadoras, brazos robóticos).
Tgravedad = Fg × rdonde Fg es la fuerza gravitatoria y r es el brazo de palanca.
Tfricción tiene en cuenta la resistencia del sistema.
Par máximo
El par máximo es el par máximo que un servomotor puede producir en ráfagas cortas sin sufrir daños. Es necesario para superar cambios de carga repentinos, como el arranque de un movimiento, el manejo de fuerzas de impacto o la gestión de picos de resistencia temporales. A diferencia del par continuo, que debe mantenerse indefinidamente, el par máximo sólo es necesario durante breves momentos.
Para calcular el par máximo (Tpico):
Tpico = Tcont + Taceleración
donde:
Tcont es el par continuo necesario para un funcionamiento estable.
Taceleración es el par de aceleración y se explica a continuación.
Par de aceleración
El par de aceleración es el par necesario para cambiar la velocidad de un sistema, ya sea partiendo del reposo o aumentando su velocidad durante el funcionamiento. Es vital para aplicaciones en las que el motor debe responder a cambios rápidos de velocidad o vencer la inercia con rapidez.
Este tipo de par depende en gran medida del momento de inercia del sistema (J), que representa la resistencia de un objeto a los cambios en su velocidad de rotación, y de la aceleración angular (a), la velocidad a la que cambia la velocidad del motor.
Para calcular el par de aceleración (Taceleración):
Taceleración = J × a
Seleccionar un motor con el par de aceleración adecuado garantiza unos ajustes de velocidad suaves y precisos sin provocar tensiones ni inestabilidad.
Par de fricción
El par de fricción es la resistencia que se encuentra cuando dos superficies se mueven una contra otra, lo que requiere un par adicional para superarla. Surge del contacto entre piezas móviles dentro de un sistema mecánico, como cojinetes, engranajes o ejes. La resistencia a la fricción depende de factores como el material de la superficie, la lubricación y la fuerza normal entre las superficies. El par de fricción puede afectar significativamente a la eficiencia del motor, causando pérdida de energía y generación de calor.
Para calcular el par de fricción (Tfricción):
Tfricción = μ × Fnormal × r
Donde μ es el coeficiente de fricción, Fnormal es la fuerza normal, y r es el radio o distancia desde el centro de rotación.
Minimizar la fricción mediante una lubricación y una selección de materiales adecuadas puede ayudar a reducir el par de fricción, mejorando el rendimiento y la vida útil del motor.
Fuerzas exteriores
Las fuerzas externas se refieren a las cargas o resistencias externas que un servomotor debe superar para realizar su tarea. Estas fuerzas pueden incluir cargas mecánicas (como el peso o la fricción de las piezas móviles), perturbaciones externas (como vibraciones o golpes) y factores ambientales (como el viento o la resistencia térmica en aplicaciones al aire libre). El par necesario para superar estas fuerzas externas depende de la magnitud y dirección de la carga, así como de la distancia desde el eje de rotación del motor (brazo de palanca).
Para calcular el par de fuerzas externas (Texterno):
Texterno = F × r
Donde F es la fuerza externa aplicada y r es la distancia desde el punto de giro o eje.
Par RMS
El par cuadrático medio (RMS) es una medida del par constante efectivo o equivalente que produce un motor a lo largo del tiempo, teniendo en cuenta las variaciones de par que se producen durante el funcionamiento.
El par RMS es especialmente útil para motores que funcionan con cargas o velocidades variables, ya que proporciona una representación más precisa de la carga de trabajo continua del motor en comparación con el par medio o de pico. El valor RMS ayuda a evaluar el rendimiento del motor y la gestión térmica, garantizando que el motor funcione dentro de los límites de seguridad sin sobrecalentarse.
Para calcular el par RMS (TRMS):
TRMS= √( (T₁² + T₂² + ... + Tn²) / n )
Donde T₁, T₂, ..., Tn son los valores instantáneos del par durante un periodo y n es el número total de valores.
El cálculo de la raíz cuadrada media debería utilizarse para determinar la demanda de par continuo, pero resulta laborioso sin una herramienta de software, especialmente para valores mayores de n y periodos más largos.
Determinar la velocidad
Elegir la velocidad adecuada para su servomotor es esencial para satisfacer las necesidades de su aplicación. La velocidad, medida en revoluciones por minuto (RPM), afecta a la rapidez de funcionamiento del motor. La velocidad y el par deben estar equilibrados, ya que las velocidades más altas suelen reducir el par.
Para determinar la velocidad adecuada, tenga en cuenta el perfil de movimiento y el tiempo de la tarea. Por ejemplo, si un brazo robótico tiene que completar una acción específica en un tiempo determinado, el motor debe alcanzar la velocidad requerida dentro de ese límite. Tenga en cuenta que los motores con menos polos giran más rápido pero proporcionan menos par debido a factores como la contrafuerza electromagnética.
También hay que tener en cuenta componentes mecánicos como engranajes o correas que ajustan la velocidad mediante relaciones de transmisión. La inercia de la carga y la aceleración requerida también son vitales, ya que influyen tanto en la velocidad como en la eficiencia. Además, la temperatura del motor es importante, ya que funcionar demasiado cerca de sus límites puede provocar un sobrecalentamiento que afecte al rendimiento.
Determinar el tipo de servomotor
Existen varios tipos de servomotores, cada uno de ellos adecuado para una aplicación concreta. La siguiente lista muestra cómo pueden subdividirse los distintos servomotores en función de varios atributos. La mayoría de los servomotores proporcionan movimiento lineal o rotativo, y pueden dividirse a su vez en función de sus características específicas.
- Servomotores lineales
Los servomotores lineales proporcionan movimiento lineal directo sin hardware adicional, ofreciendo alta precisión, eficiencia y mantenimiento mínimo para aplicaciones dinámicas. - Servomotores rotativos
Los servomotores rotativos son versátiles y eficientes, y ofrecen un control preciso tanto en aplicaciones ligeras como pesadas, a menudo con hardware adicional. Son el tipo de servomotor más común en la industria. - Servomotores de CA
Los servomotores de CA se utilizan ampliamente en entornos industriales por su capacidad para manejar diversos niveles de potencia y tensiones con alta eficiencia. Son el tipo más común de servomotor y pueden clasificarse según los siguientes tipos:
- Servomotores de CA de baja y media tensión
Estos motores compactos ofrecen alta densidad de par y precisión, ideales para aplicaciones con espacio limitado pero que requieren un rendimiento fiable y eficiente. - Servomotores de CA de alta tensión
Los servomotores de CA de alto voltaje proporcionan una salida de potencia robusta y permiten realizar tareas industriales pesadas al tiempo que minimizan el tamaño y maximizan la eficiencia del par. - Servomotores síncronos de CA
Los servomotores síncronos de CA se caracterizan por su excelente precisión, ya que el rotor y el estator giran a la misma velocidad, lo que ofrece un control y una fiabilidad superiores. - Servomotores asíncronos de CA
Los servomotores de CA asíncronos utilizan la inducción para generar par y requieren un control vectorial complejo, lo que los hace adecuados para tareas rentables y exigentes en precisión.
- Servomotores de CC
Los servomotores de CC son eficientes, bidireccionales y compactos, por lo que resultan ideales para aplicaciones de baja potencia y velocidad variable con alta precisión y baja inercia. Pueden dividirse en motores con escobillas y motores sin escobillas.
- Servomotores de CC de escobillas
Estos motores utilizan escobillas para suministrar corriente a la parte giratoria (el inducido). Suelen utilizarse para aplicaciones de bajo coste y alto par, pero requieren un mantenimiento periódico porque las escobillas se desgastan con el tiempo debido a la fricción. La característica clave aquí es el uso de escobillas que transfieren energía eléctrica al rotor del motor. - Servomotores de CC sin escobillas
Los servomotores de CC sin escobillas son eficientes, compactos y requieren poco mantenimiento, por lo que ofrecen un rendimiento y una vida útil superiores para tareas de alta precisión en entornos industriales.
- Servomotores paso a paso
Los servomotores paso a paso combinan el movimiento escalonado con la realimentación, ofreciendo una precisión y una eficiencia de par superiores, ideales para el control en bucle cerrado en operaciones precisas. La mayoría son de corriente continua, aunque también existen variantes de corriente alterna.
Determinar la tensión
Seleccionar un servomotor en función de la tensión es bastante sencillo, ya que dependerá de la tensión de alimentación, el tipo de corriente y la fase (en el caso de los servomotores de CA).
Por ejemplo, si trabajas con un pequeño servomotor de CC alimentado por una fuente de 12 V CC, necesitarás un motor que esté preparado para 12 V CC. Es muy sencillo. Sin embargo, si su aplicación se encuentra en un entorno industrial con una fuente de alimentación trifásica, como 100 V CA, 200 V CA o incluso 400 V CA, tendrá que seleccionar un servomotor de CA que se ajuste a los requisitos de tensión y fase del sistema.
También es importante tener en cuenta cómo se integrará el motor en la instalación. Asegúrese de que el motor puede soportar la tensión de entrada, y recuerde que los motores de CA requieren más atención tanto a la tensión como a la fase porque dependen del ciclo de alimentación trifásico.
En resumen, seleccionar el voltaje correcto garantiza la compatibilidad con su fuente de alimentación y ayuda a evitar posibles problemas como bajo rendimiento, sobrecalentamiento o incluso daños en el motor. Adapte siempre el voltaje del motor a las especificaciones del sistema.
Comprender el ciclo de trabajo
Los servomotores se clasifican en función de sus tipos de servicio, tal como se definen en la norma IEC 60034-1 y normas similares.
Los tipos de servicio describen las condiciones de funcionamiento del motor, incluidas la carga, el tiempo y las características térmicas.
Existen 10 tipos de servicio estándar para máquinas rotativas según la norma IEC 60034-1, cada uno de los cuales especifica el ciclo de funcionamiento del motor. Generalmente, S1, S2 y S3 se aplican a la mayoría de los servomotores, aunque ciertos tipos de servomotores en condiciones específicas pueden utilizar las otras descripciones de ciclo de trabajo.
- S1 - Servicio continuo
El motor funciona continuamente bajo una carga constante hasta alcanzar un estado térmico estable. Común en cintas transportadoras y bombas. - S2 - Short-Time Duty
El motor funciona a carga constante durante un tiempo limitado sin alcanzar el equilibrio térmico, seguido de un periodo de reposo. Común en actuadores y aplicaciones de ciclo corto. - S3 - Servicio periódico intermitente
El motor funciona en ciclos con periodos de marcha y de reposo. No se alcanza el equilibrio térmico. Típico en grúas y prensas.
Determinar el perfil de movimiento necesario
Definir el perfil de movimiento implica especificar parámetros clave como la velocidad máxima, la aceleración y la deceleración. Estos factores garantizan un funcionamiento suave y eficiente al tiempo que evitan el estrés mecánico.
Por ejemplo, un robot de recogida y colocación puede necesitar acelerar a 5000 mm/s² y alcanzar una velocidad de 1000 mm/s para cumplir los requisitos de tiempo de ciclo. Por el contrario, una máquina CNC puede requerir un control preciso de la aceleración para evitar sobrepasarse, utilizando valores como 200 mm/s² para cambios graduales de velocidad.
Además, factores como el tiempo de permanencia, la sacudida (velocidad de cambio de aceleración) y la inercia del sistema influyen en la eficacia del movimiento. Un perfil de movimiento bien optimizado equilibra la velocidad y el control, lo que reduce el desgaste y el consumo de energía al tiempo que garantiza la precisión en aplicaciones como robótica, cintas transportadoras o mecanizado de precisión.
Determinar la relación de inercia
La relación de inercia es un parámetro vital en el diseño de sistemas de servomotores. Se define como la relación entre la inercia de la carga y la inercia del rotor del motor, dividida por el cuadrado de la relación de reducción del engranaje. Matemáticamente, se expresa como:
Relación de inercia = Jcarga / Jmotor × (Gear Ratio)2
Dónde:
Joad = Inercia de carga
Jmotor = Inercia del rotor del motor
Esta relación cuantifica la resistencia de la carga a los cambios de movimiento en relación con la capacidad del motor para controlar ese movimiento.
Comprender y calcular la relación de inercia es un paso fundamental para entender el rendimiento del servosistema. Una relación correctamente ajustada permite al motor responder rápidamente sin verse abrumado por la inercia de la carga. Si la inercia de la carga es demasiado alta, el motor puede volverse lento, con poca precisión y tiempos de estabilización más largos. Sin embargo, una relación de inercia baja puede provocar inestabilidad o una capacidad de respuesta excesiva, causando oscilaciones o tensiones.
Muchos principiantes pasan por alto este factor a la hora de dimensionar un servomotor, lo que puede dar lugar a sistemas ineficaces o a fallos. Idealmente, se recomienda una relación de inercia entre 3:1 y 10:1, aunque puede variar en función de la aplicación específica.
Impacto de la relación de inercia en el rendimiento del servo
Mejora del rendimiento
El rendimiento del servo mejora a medida que disminuye la relación de inercia. Las relaciones más bajas hacen que el sistema responda mejor, reducen el sobreimpulso y mejoran la precisión y la estabilidad.
Ajuste del bucle de control
Una menor relación de inercia también facilita el ajuste del bucle de control. El servo responde de forma más predecible, con menos oscilación o retardo, lo que ayuda a conseguir un movimiento preciso y estable.
Directrices sobre la relación de inercia
Una relación de inercia ideal es de aproximadamente 5:1 para la mayoría de los sistemas, lo que ofrece un buen equilibrio entre control y eficacia. 10:1 suele ser el límite máximo aceptable. Las relaciones inferiores a 1:1 no suelen mejorar el rendimiento y pueden dar lugar a motores sobredimensionados y más costosos sin ventajas reales.
Coste vs. Rendimiento
Disminuir demasiado la relación de inercia puede encarecer los costes sin obtener beneficios significativos. A partir de cierto punto, reducir la inercia no se traduce en una mejora notable del rendimiento.
Mecanismos del mundo real
Los sistemas reales tienen imperfecciones: las correas se estiran, los acoplamientos se flexionan y los engranajes tienen holgura. Estos efectos empeoran con relaciones de inercia elevadas, provocando un retardo o "elasticidad" en la forma en que el motor mueve la carga.
Retroalimentación y control
Los servomotores utilizan codificadores y control PID para mantener la precisión. Pero a altas relaciones de inercia, ese efecto muelle puede causar inestabilidad u oscilación. Reducir la ganancia ayuda, pero a costa de la capacidad de respuesta.
Servoaccionamientos de alto rendimiento
Los servoaccionamientos modernos con funciones como el autoajuste, la supresión de resonancias y el rechazo de perturbaciones pueden manejar relaciones de inercia de hasta 30:1. Sin embargo, los accionamientos más sencillos suelen necesitar relaciones de 3:1 o inferiores. Sin embargo, los servoaccionamientos más sencillos suelen necesitar relaciones de 3:1 o inferiores para funcionar con fiabilidad.
¿Cómo afectan los factores ambientales a la selección del servomotor?
Al seleccionar un servomotor, es fundamental tener en cuenta los factores medioambientales que pueden afectar a su rendimiento y longevidad. He aquí algunas consideraciones medioambientales clave:
Temperatura ambiente
Las temperaturas ambiente más elevadas pueden reducir la capacidad de par continuo del motor. En entornos con altas temperaturas o necesidades exigentes de par continuo, los sistemas de refrigeración líquida pueden ayudar a mantener el rendimiento. Sin embargo, es esencial evitar el contacto directo con la mecánica y las conexiones del motor.
Contaminación
El polvo, la suciedad y otros contaminantes pueden afectar al rendimiento del motor, especialmente en entornos industriales. Sellar el motor o utilizar cubiertas protectoras puede ayudar a mantener alejados los contaminantes, garantizando un funcionamiento más suave y una mayor vida útil del motor.
Vibración
Una vibración excesiva puede afectar a la precisión del motor y reducir su vida útil. En entornos propensos a altas vibraciones, la selección de motores con diseños resistentes a las vibraciones o el uso de equipos adicionales de amortiguación de vibraciones pueden ayudar a proteger el sistema.
Curvas velocidad-par: Comprensión y utilización
Las curvas de velocidad-par muestran el par que puede proporcionar un servomotor a diferentes velocidades. Ayudan a garantizar que el motor satisface las demandas de la aplicación sin sobrecalentarse ni rendir por debajo de su capacidad.
Leer la curva
La curva tiene dos zonas principales:
- Región continua: el motor puede funcionar aquí indefinidamente sin sobrecalentarse.
- Región intermitente - par más alto, pero sólo para ráfagas cortas, basado en los límites de par RMS.
El voltaje importa
El rendimiento del motor depende de la tensión de entrada. A 480 V CA, un motor puede proporcionar el par máximo hasta 3.000 rpm, pero el par disminuye a velocidades superiores. A 380 V CA, el mismo motor puede tener problemas para alcanzar las 2.500 rpm o proporcionar el par necesario.
Debilitamiento del campo
A velocidades muy altas, los motores entran en la zona de debilitamiento del campo, donde el par disminuye independientemente de la tensión. Elegir la tensión adecuada es clave para mantenerse dentro de zonas de funcionamiento seguras.
Herramientas prácticas
Software como las herramientas de accionamiento de KEB visualizan estas curvas, facilitando la adaptación de los motores (como el TA3S) a su aplicación basándose en datos reales de rendimiento.
Seleccionar los engranajes y reductores adecuados
Los engranajes ayudan a optimizar el rendimiento de los servomotores para las cargas del mundo real. Aunque algunas aplicaciones se benefician de los motores de accionamiento directo, la mayoría de las máquinas requieren una reducción de engranajes para aprovechar al máximo el par de un servomotor en una amplia gama de velocidades.
¿Por qué usar reductores?
Los reductores de engranajes adaptan el motor a la carga de tres formas principales:
- Reducir velocidad: ralentiza la potencia del motor para adaptarla a las necesidades de la aplicación.
- Aumento del par: el par de salida aumenta en proporción a la relación de transmisión.
- Menor relación de inercia: la inercia de la carga que se refleja en el motor se reduce al cuadrado de la relación de transmisión, lo que mejora el control y la capacidad de respuesta.
Consideraciones clave a la hora de seleccionar el engranaje:
- Relación de transmisión - Se calcula a partir de la relación de dientes entre engranajes. Elige una relación que equilibre las necesidades de par y la coincidencia de inercias.
- Velocidad del motor - Los motores de alta velocidad a menudo necesitan una reducción para evitar una velocidad excesiva de la carga.
- Requisitos de par: la reducción de engranajes puede amplificar el par sin necesidad de un motor más grande.
- Adaptación a la inercia: una relación de transmisión adecuada mejora significativamente la estabilidad del servo y el ajuste del lazo de control.
- Inercia de la caja de cambios: utilice los datos de los fabricantes de cajas de cambios para tenerla en cuenta en la inercia total del sistema.
Aunque el accionamiento directo es ideal en algunos casos, los servosistemas con reductor siguen siendo esenciales para muchas aplicaciones de par elevado y precisión.
¿Cómo influye la compatibilidad del sistema de control en la elección del servomotor?
Garantizar la compatibilidad del sistema de control es un paso fundamental a la hora de seleccionar un servomotor. El motor debe integrarse sin problemas en la arquitectura de control y accionamiento existente para garantizar una comunicación fiable, un control de movimiento preciso y un rendimiento eficaz del sistema.
Consideraciones sobre el sistema de control de llaves:
Compatibilidad de la interfaz de control
Los servoaccionamientos utilizan varios métodos de control. La elección del más adecuado depende de su sistema actual:
- Control analógico - Utiliza señales de tensión o corriente para regular la velocidad o el par. Sencillo pero menos preciso.
- Control por impulsos y dirección - Común en aplicaciones CNC y de sustitución de pasos.
- Servorredes (por ejemplo, EtherCAT, CANopen, PROFINET) - Proporcionan comunicación sincronizada de alta velocidad, diagnósticos mejorados y un cableado mínimo. Ideales para sistemas complejos o multieje.
Comunicación accionamiento-motor
Compruebe que el servoaccionamiento puede comunicarse eficazmente tanto con el motor como con el PLC o el controlador, utilizando protocolos compatibles. Los sistemas incompatibles pueden requerir convertidores o una integración personalizada, lo que añade complejidad y costes.
Los servomotores deben ajustarse a los estándares de comunicación, los métodos de control y los sistemas de realimentación utilizados por la infraestructura de control existente. La selección de componentes compatibles simplifica la integración, reduce el tiempo de configuración y garantiza un control suave y preciso.
Seleccione el servoaccionamiento y los componentes de transmisión de potencia adecuados
Tras seleccionar el servomotor, el siguiente paso es elegir un servoaccionamiento que se adapte a su sistema, así como los distintos elementos de hardware necesarios para transmitir el par del motor a la carga. A continuación le indicamos cómo asegurarse de que se ajusta a sus necesidades:
Elija el servoaccionamiento adecuado
- Capacidad de corriente: Asegúrese de que el servoaccionamiento tiene al menos 25% más capacidad de corriente de la que espera que utilice su sistema. Este margen adicional ayuda a hacer frente a situaciones inesperadas, como un aumento de la fricción o el desgaste de la máquina.
- Espacio libre de tensión: Elija una fuente de alimentación y un servoaccionamiento con un búfer 25% por encima de los límites de subtensión y sobretensión. Esto es especialmente importante en aplicaciones con fluctuaciones de tensión o frenado regenerativo, como las cargas verticales.
- Aislamiento: Utilice un transformador de aislamiento o aislamiento óptico para proteger su sistema de riesgos eléctricos y daños en los componentes. Esto mantiene separadas las masas de señal y alimentación, evitando problemas de masas flotantes.
- Apropiación de energía: No sobreestime sus necesidades de potencia. Un exceso de potencia puede suponer un derroche de espacio y dinero. Adapte la potencia de salida a las necesidades específicas de su aplicación para una mayor eficiencia.
Características de la transmisión de potencia:
Al seleccionar los componentes de transmisión de potencia, tenga en cuenta características esenciales como los ejes de motor con chaveta, los retenes, los frenos de retención (especialmente para cargas verticales) y las resistencias de frenado externas.
Estas características son necesarias para garantizar que el par del motor se transfiere de forma fiable a la carga, al tiempo que mejoran la seguridad y el rendimiento del sistema. Los ejes del motor con chaveta evitan el deslizamiento, los retenes del eje protegen contra la contaminación y los frenos de retención garantizan la estabilidad en aplicaciones de carga vertical. Las resistencias de frenado externas gestionan el exceso de energía del frenado regenerativo, evitando el sobrecalentamiento y garantizando un uso eficiente de la energía.
Eficiencia
La eficiencia de un servomotor se refiere a cuánta corriente se necesita para mantener un par constante (conocido como constante de par, Kt). Los bobinados de los motores tienen distintas configuraciones:
- Los devanados con mejor eficiencia de corriente tienen menor capacidad de velocidad.
- Los devanados con mayor capacidad de velocidad tienen menor eficiencia de corriente.
Elija el bobinado en función de la velocidad requerida y la opción más eficaz para sus necesidades.
Vida útil y mantenimiento
La vida útil de un servomotor depende de varios factores, como el entorno de funcionamiento y las exigencias específicas de la aplicación. Aunque la mayoría de los fabricantes estiman una vida útil de entre 20.000 y 30.000 horas, la longevidad real depende en gran medida de la configuración, el mantenimiento y las condiciones de uso.
En condiciones ideales, un servomotor podría funcionar durante décadas, pero en condiciones de estrés extremo o mantenimiento deficiente, podría fallar en menos de un año. Seleccionar el servomotor adecuado para la aplicación requerida puede prolongar significativamente su vida útil. O dicho de otro modo, elegir el incorrecto puede provocar un fallo prematuro muy rápidamente.
Coste
Y por último, llegamos al elemento del coste, que para muchos puede ser lo primero a tener en cuenta.
El coste de un sistema de servomotor varía en función de factores como el tipo de motor, las especificaciones del accionamiento y la complejidad de la aplicación. Aunque los modelos de gama alta, como los servomotores de CC o CA sin escobillas, ofrecen mayor eficiencia, precisión y longevidad, su precio es más elevado.
Los componentes adicionales como servoaccionamientos, elementos de transmisión de potencia y características opcionales (como frenos de retención o resistencias externas) también pueden aumentar el coste. Sin embargo, invertir en un servosistema de calidad suele ser más rentable a largo plazo, ya que reduce el mantenimiento, mejora el rendimiento y prolonga la vida útil del equipo.
Como dice el refrán, ¡compra bien... o compra dos veces!
Conclusión:
Después de leer este artículo, es de esperar que esté mejor equipado para tomar una decisión sobre qué servomotor debe seleccionar para su aplicación prevista.
Como hemos visto, la selección del servomotor adecuado depende de una serie de requisitos técnicos que van desde pares y velocidades hasta consideraciones medioambientales. Comprar un servomotor que no cumpla las especificaciones puede provocar que el sistema no se mueva en absoluto (en el mejor de los casos) o la destrucción del equipo, e incluso lesiones (en el peor de los casos).
Y, por supuesto, está el aspecto económico. Comprar el servomotor adecuado (quizá con un poco más de margen en términos de rendimiento) garantizará que su maquinaria funcione de forma óptima, al mejor precio, mientras que excederse en ciertos elementos no deseados puede disparar el precio.
Si sigue nuestra guía y realiza una elección con conocimiento de causa, su motor tendrá una larga vida y funcionará de forma fiable, haciendo lo que mejor sabe hacer: girar cosas y mover sus cargas de forma muy precisa.
