Maximizando el Rendimiento: Por Qué los Reductores Importan en Sistemas de Control de Movimiento

¿Cuáles son las Ventajas de Usar un Reductor?

Las estimaciones dicen que solo alrededor de un tercio de los sistemas de control de movimiento en servicio usan engranajes, aunque hay buenas razones para hacerlo. Por ejemplo, cuando su sistema de control de movimiento debe funcionar a 1,000 rpm o menos, el uso de un reductor es ventajoso. También es sabio usar engranajes al diseñar sistemas que tienen restricciones de espacio. Acoplar un reductor con su motor servo o usar un motorreductor integrado puede permitirle emplear un motor más pequeño, reduciendo así el tamaño del sistema.
Las ventajas de usar un reductor con su servo en un sistema de control de movimiento incluyen:

• Multiplicación de par. Los reductores pueden proporcionar una ventaja mecánica cuando se montan en el eje de salida del motor. Esto es porque el número de engranajes y dientes en cada engranaje proporcionan una ventaja mecánica definida por una relación. Digamos que un motor puede generar 100 in-lbs de par, y se acopla un reductor de relación 5:1. Dependiendo de la eficiencia del reductor, el par resultante será cercano a 500 in-lbs. El uso de un reductor genera una mayor salida de par en un envoltorio más pequeño.
• Reducción de RPM. Los reductores a menudo se denominan reductores de velocidad porque aumentan la salida de par mientras disminuyen las rpm del motor. Por ejemplo, cuando un motor funciona a 1,000 rpm y se acopla un reductor de relación 5:1, la velocidad en la salida es 200 rpm. Tal reducción de velocidad puede mejorar la eficiencia general del sistema. En un ejemplo reciente, un mecanismo de trituración de piedra requería que el motor funcionara a 15 rpm. La baja velocidad dificultaba el giro de la rueda de trituración porque el motor tendía a cogotear. Aquí, usar un reductor 100:1 hizo que el motor funcionara a 1,500 rpm, proporcionando una rotación suave y continua.
• Acoplamiento de inercia. Los últimos quince años aproximadamente han visto a los fabricantes de motores servo introduciendo materiales ligeros, bobinados de cobre densos e imanes de alta energía. Los motores servo están generando más par relativo al tamaño de bastidor que en el pasado, resultando en mayores desacoples de inercia entre los motores servo y las cargas que controlan.

Recuerde que la inercia es una medida de la resistencia de un objeto a cualquier cambio en su movimiento y es una función de la forma y masa del objeto. Cuanto mayor es la inercia de un objeto, mayor es la cantidad de par necesaria para acelerar o desacelerar el objeto.
Cuando la inercia de la carga es mucho mayor que la inercia del motor, puede causar sobreimpulso excesivo o aumentar los tiempos de asentamiento. Ambas condiciones disminuyen el rendimiento de la línea de producción.
Por otro lado, cuando la inercia del motor es mayor que la inercia de la carga, el motor necesitará más potencia de la necesaria para la aplicación particular. Esto aumenta los costos porque está pagando más por un motor que es más grande de lo necesario y el mayor consumo de energía significa mayores costos operativos. La solución es usar un reductor para igualar la inercia del motor a la inercia de la carga. Elegir el reductor apropiado le permite usar un motor más pequeño y desarrollar un sistema más receptivo.

Ayuda a reducir el costo del sistema

El resultado es que la multiplicación de par, la reducción de RPM y el acoplamiento de inercia ayudan a reducir el costo del sistema porque el uso de un reductor permite el uso de un motor y variador de menor tamaño.
Por ejemplo, digamos que una aplicación requiere 200 in-lbs de par a una velocidad de 300 rpm. Para impulsar la carga con un motor servo solo (con atributos de rendimiento estándar en la industria), se necesita un motor servo con tamaño de bastidor 142 mm y un variador que pueda suministrar 30 A continuo. El sistema cuesta alrededor de $6,000. Pero usando un reductor para la aplicación, le permite usar un motor servo de 90 mm y un variador correspondientemente más pequeño.