Cómo seleccionar un motorreductor según la carga, la velocidad y el tiempo de funcionamiento
Guía sobre cómo seleccionar un motorreductor basándose en la carga, el par, la velocidad, la relación de transmisión y el tiempo de funcionamiento, para evitar sobrecargas y errores en la elección de la potencia.
Cómo seleccionar un motorreductor según la carga, la velocidad y el tiempo de funcionamiento
La selección correcta de un motorreductor no puede basarse únicamente en la potencia nominal indicada en el motor. Un sistema de accionamiento adecuado debe cumplir simultáneamente con la carga real, el par de arranque, la velocidad de salida, la relación de transmisión, el tiempo de funcionamiento y el tipo de montaje en la máquina.
Si se selecciona una potencia o un par insuficientes, el motor tenderá a sobrecalentarse, sobrecargarse y reducir la vida útil del reductor. Por el contrario, un sobredimensionamiento excesivo aumenta los costes, el tamaño y el consumo eléctrico. El siguiente procedimiento ayuda a los ingenieros y fabricantes de maquinaria a determinar los parámetros críticos antes de seleccionar un motorreductor.
1. Determinación del tipo de carga de la máquina
La carga es el primer factor a verificar, ya que determina el par, la potencia y el factor de servicio del reductor.
Carga uniforme
La carga uniforme varía poco durante el funcionamiento, no presenta impactos significativos y suele tener un arranque relativamente suave.
Aplicaciones comunes:
Cintas transportadoras de carga ligera.
Transportadores de rodillos.
Máquinas de embalaje.
Agitadores de líquidos de baja viscosidad.
Mecanismos giratorios de funcionamiento continuo.
Carga variable o carga pesada
La carga variable suele aparecer cuando el peso del material, la resistencia o las condiciones de trabajo son inestables.
Ejemplos:
Transportadores de tornillo sin fin con material.
Mezcladoras.
Agitadores de sustancias de alta viscosidad.
Cintas transportadoras inclinadas.
Elevadores de cangilones.
Máquinas de elevación.
En estas aplicaciones es necesario verificar el par de trabajo y el par de arranque; no se debe tomar únicamente la potencia del motor existente como referencia.
Carga con impactos
Las trituradoras, prensas, máquinas con inversión de marcha o mecanismos con arranques frecuentes pueden generar cargas de impacto sobre el eje, los rodamientos y los engranajes.
En estos casos, es necesario seleccionar un reductor con la capacidad de carga adecuada y consultar el factor de servicio en el catálogo del fabricante original.
Carga de arranque a plena carga
Las cintas transportadoras, los transportadores de tornillo o los elevadores de cangilones pueden requerir arrancar con material en la máquina. El par de arranque en estas condiciones suele ser mucho mayor que cuando la máquina ya está funcionando de forma estable.
Esta es una información crucial al seleccionar la potencia del motorreductor y el método de arranque.
2. Determinación de la velocidad de salida y la relación de transmisión
La velocidad de salida es el número de revoluciones del eje del reductor por minuto, generalmente expresada en rpm.
La relación de transmisión se determina preliminarmente mediante la fórmula:
i = n₁ / n₂
Donde:
i: relación de transmisión.
n₁: velocidad de entrada del motor.
n₂: velocidad de salida requerida.
Por ejemplo, si un motor tiene una velocidad de aproximadamente 1.450 rpm y la máquina requiere una velocidad de salida de 48 rpm:
i = 1.450 / 48 ≈ 30
Se puede considerar un reductor con una relación de transmisión cercana a 1/30. Sin embargo, la velocidad real debe verificarse en el catálogo, ya que depende de la velocidad nominal del motor y del diseño de cada etapa de transmisión.
No se debe proporcionar únicamente el requisito de “reductor con relación 1/30”. Al realizar la selección, es necesario especificar tanto la velocidad del motor como la velocidad de salida deseada.
3. Cálculo del par de salida
El par representa la capacidad del motorreductor para arrastrar, elevar o girar una carga.
Se puede calcular de forma preliminar mediante la fórmula:
T = 9.550 × P × η / n
Donde:
T: par de salida, en Nm.
P: potencia del motor, en kW.
η: eficiencia total del sistema de transmisión.
n: velocidad de salida, en rpm.
Por ejemplo, un motor de 1,5 kW, una velocidad de salida de 50 rpm y una eficiencia supuesta de 0,9:
T = 9.550 × 1,5 × 0,9 / 50 ≈ 258 Nm
El resultado anterior solo debe utilizarse para una selección preliminar. Al confirmar el modelo, es necesario verificar el par nominal, el factor de servicio, la carga radial y la carga axial en el catálogo del fabricante.
No se debe asumir la eficiencia sin haber determinado previamente el tipo de reductor y el número de etapas de transmisión.
4. Verificación del par de arranque
El par necesario cuando la máquina comienza a funcionar suele ser mayor que el par en régimen permanente.
Esto es especialmente importante en:
Cintas transportadoras cargadas.
Transportadores de tornillo con material en su interior.
Mezcladoras de carga pesada.
Elevadores y elevadores de cangilones.
Mecanismos con freno.
Máquinas con arranques frecuentes.
Antes de realizar la selección, es necesario determinar:
Si la máquina arranca con carga o en vacío.
El tiempo de aceleración requerido.
El número de arranques por hora.
Si hay inversiones de giro frecuentes.
Si se utiliza un variador de frecuencia.
El variador de frecuencia puede facilitar el arranque suave y el control del par, pero no sustituye la necesidad de elegir la potencia y la relación de transmisión correctas.
5. Selección del motorreductor según el tiempo de funcionamiento
El tiempo de funcionamiento afecta directamente a la temperatura del motor, al lubricante, a los rodamientos y a la vida útil del reductor.
Funcionamiento inferior a 8 horas al día
Con una carga estable y un número bajo de arranques, los requisitos operativos suelen ser menos exigentes. Sin embargo, sigue siendo necesario verificar el par de carga y las condiciones ambientales.
Funcionamiento de 8 a 16 horas al día
Es necesario prestar atención a la capacidad de disipación de calor, al nivel de carga real y al régimen de lubricación. El motor no debe trabajar frecuentemente cerca de sus límites en entornos calurosos o con ventilación insuficiente.
Funcionamiento continuo 24/7
Los motorreductores que funcionan de forma continua deben seleccionarse según el factor de servicio del fabricante. Asimismo, se debe verificar la temperatura ambiente, los intervalos de cambio de aceite, la clase de eficiencia del motor y los requisitos de mantenimiento.
Funcionamiento intermitente con arranques frecuentes
El tiempo de funcionamiento puede ser corto, pero la corriente de arranque y las cargas de impacto repetidas siguen calentando el motor. En este caso, el número de arranques por hora es tan importante como el tiempo total de funcionamiento.
6. Factor de servicio y margen de potencia
El factor de servicio, o service factor, refleja el grado de severidad de las condiciones de funcionamiento en comparación con la carga nominal.
Este valor suele depender de:
El tipo de carga.
El número de horas de funcionamiento al día.
El número de arranques.
El nivel de impacto.
La frecuencia de inversión de giro.
La temperatura ambiente.
El método de transmisión.
No se debe aplicar una regla general como seleccionar siempre un motor un 20% o 30% mayor. El margen de seguridad debe basarse en la carga real y en las tablas de selección de cada fabricante.
Un sobredimensionamiento excesivo también puede incrementar los costes, el tamaño de la bancada y la corriente del sistema.
7. Comprobación de cargas radiales y axiales
Además del par, el eje de salida puede estar sujeto a fuerzas radiales y axiales.
Carga radial
La carga radial suele aparecer cuando el eje de salida está equipado con:
Piñones de cadena.
Poleas.
Engranajes.
Tambores de cinta transportadora.
Cuanto más lejos del hombro del eje se aplique la fuerza, mayor será la carga sobre el eje y los rodamientos. Por lo tanto, es necesario comprobar la posición de montaje del piñón o la polea, no solo el diámetro del eje.
Carga axial
La carga axial es la fuerza de tracción o empuje en la dirección del eje. Este tipo de carga puede aparecer en transportadores de tornillo, agitadores o mecanismos de accionamiento directo.
El valor de carga admisible debe verificarse según el catálogo del modelo específico.
8. Selección del tipo de reductor adecuado
Tipo de reductor | Características principales | Aplicación adecuada |
|---|---|---|
Engranajes coaxiales | Alta eficiencia, diseño común | Cintas transportadoras, máquinas de embalaje, agitadores |
Ejes paralelos | Diseño compacto horizontal, buen par | Cintas transportadoras, elevadores de cangilones, transportadores de tornillo |
Engranajes cónicos helicoidales | Transmisión en ángulo recto, alta eficiencia | Cintas transportadoras de carga pesada, mezcladoras |
Sin fin y corona | Diseño compacto, gran relación de transmisión | Máquinas pequeñas, mecanismos de ajuste |
Cicloidal | Buena resistencia a impactos y cargas pesadas | Agitadores, mezcladoras, equipos industriales |
Planetario | Alto par en tamaño reducido | Máquinas de carga pesada, equipos de precisión |
No existe un tipo de reductor que sea el mejor para todas las aplicaciones. La elección debe basarse en la carga, el espacio de instalación, la eficiencia, la orientación del eje y los requisitos de mantenimiento.
9. Selección del tipo de montaje
Los motorreductores pueden utilizar diversas configuraciones:
Montaje con patas.
Montaje con brida.
Montaje horizontal.
Montaje vertical.
Eje macizo.
Eje hueco.
El tipo de montaje con patas es adecuado para máquinas con bancada y suele ser conveniente para la alineación o el mantenimiento. El tipo de brida es adecuado cuando se requiere un montaje directo en la estructura de la máquina o se necesita un diseño compacto.
El eje macizo suele transmitir el movimiento a través de acoplamientos, piñones o poleas. El eje hueco puede montarse directamente sobre el eje de la máquina, pero es necesario verificar el diámetro, la chaveta, el método antirrotación y las fuerzas aplicadas.
Al realizar una sustitución entre diferentes marcas, se deben comparar los planos de las patas, la brida, la altura del eje y las dimensiones de salida antes de realizar el pedido.
Ver más: ¿Cuál es la diferencia entre un motorreductor con patas y uno con brida?
10. Motorreductores con variador de frecuencia
El variador de frecuencia ayuda a regular la velocidad, permite un arranque suave y limita los impactos mecánicos. Sin embargo, se debe tener en cuenta lo siguiente:
El funcionamiento prolongado a baja velocidad puede reducir la capacidad de refrigeración debido a la baja rotación del ventilador.
Aumentar la frecuencia incrementa la velocidad mecánica del motor y del reductor.
El par a baja velocidad depende del modo de control del variador.
No se debe utilizar el variador para compensar una relación de transmisión mal seleccionada.
Puede ser necesaria una ventilación forzada independiente si el motor funciona a baja velocidad de forma continua.
El rango de frecuencia permitido debe confirmarse según la documentación del motor y del reductor.
11. Tabla de información necesaria para la selección de un motorreductor
Información | Contenido a especificar |
|---|---|
Aplicación | Cinta transportadora, transportador de tornillo, agitador, elevador, etc. |
Carga | Masa, fuerza de tracción o par |
Velocidad de salida | Revoluciones por minuto (RPM) requeridas |
Tambor o brazo de palanca | Diámetro del tambor, radio de aplicación de fuerza |
Tiempo de operación | Horas por día |
Arranque | Número de arranques por hora, con o sin carga |
Tipo de transmisión | Directa, acoplamiento, cadena y piñón, polea |
Posición de montaje | Horizontal, vertical, con patas o con brida |
Suministro eléctrico | Voltaje, frecuencia, número de fases |
Variador de frecuencia | Sí o no, rango de velocidad |
Freno electromagnético | Si se requiere retención de carga |
Entorno | Interior, exterior, polvo, humedad, productos químicos |
Si necesita reemplazar un motor antiguo, le recomendamos enviar una foto de la placa de características, el plano, las dimensiones del eje y una imagen de la posición de montaje en la máquina.
Ver más: Motorreductor DSK - Serie MFG
12. Ejemplo de selección de un motorreductor para una cinta transportadora
Supongamos que una cinta transportadora requiere una velocidad de salida de 40 rpm, funciona 16 horas al día, arranca con carga, se acciona mediante piñón y cadena, y utiliza un variador de frecuencia.
El proceso de selección debe realizarse de la siguiente manera:
Calcular la fuerza de tracción de la cinta transportadora a partir de la masa de la carga, la fricción y el ángulo de inclinación.
Determinar el par en el tambor según la fuerza de tracción y el radio del tambor.
Calcular la potencia necesaria a partir del par y la velocidad.
Seleccionar la relación de transmisión a partir de la velocidad del motor y la velocidad de salida.
Verificar el par de arranque cuando la cinta transportadora tiene carga.
Aplicar el factor de servicio según el tiempo de funcionamiento.
Verificar la carga radial debido al piñón y la cadena.
Seleccionar el tipo de montaje adecuado para el bastidor de la cinta transportadora.
Verificar el rango de velocidad y la capacidad de refrigeración al utilizar un variador de frecuencia.
Si no se dispone de suficiente información sobre la fuerza de tracción, el diámetro del tambor y las condiciones de carga, no se debe determinar un modelo específico basándose únicamente en la velocidad de salida.
Errores comunes al seleccionar un motorreductor
Seleccionar únicamente según la potencia del motor antiguo.
No calcular el par de arranque.
No verificar la carga radial.
Seleccionar la relación de transmisión sin verificar la velocidad real.
No considerar las horas de funcionamiento diarias.
Pasar por alto el número de arranques e inversiones de marcha.
Seleccionar incorrectamente las patas, la brida o la orientación de montaje.
Hacer funcionar el variador de frecuencia a una velocidad demasiado baja o demasiado alta durante periodos prolongados.
No contrastar el plano antes de mecanizar la base de la máquina.
Conclusión
La selección correcta de un motorreductor debe comenzar por tres factores: carga, velocidad y tiempo de funcionamiento. La carga determina el par y la potencia; la velocidad determina la relación de transmisión; el tiempo de funcionamiento influye en el factor de servicio, la capacidad de disipación térmica y la vida útil del equipo.
MDriveTech ofrece asistencia en la selección de motorreductores según la carga, la velocidad, el tiempo de funcionamiento y la estructura de la máquina. Los clientes pueden enviar los parámetros de carga, imágenes de la máquina, planos o fotos de la placa de características del equipo en uso para su revisión y recomendación del modelo adecuado.
📞 Línea de atención: 0868 789 647
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Preguntas frecuentes
¿Qué margen de sobredimensionamiento es suficiente para un motorreductor?
No existe una proporción de reserva única para todas las aplicaciones. El nivel de reserva depende del tipo de carga, las horas de funcionamiento, la frecuencia de arranque, el nivel de impacto y las condiciones ambientales. Se recomienda calcular el par real y compararlo con el factor de servicio indicado en el catálogo del fabricante.
¿Es posible seleccionar un motorreductor basándose únicamente en la potencia?
No. Dos motorreductores con la misma potencia pueden tener diferentes relaciones de transmisión, pares de salida, cargas permitidas, dimensiones de eje y tipos de montaje. La potencia es solo uno de los parámetros que deben verificarse.
¿Qué se debe tener en cuenta si el motor funciona de forma continua durante 24 horas?
Es necesario verificar el factor de servicio, la capacidad de disipación de calor, la clase de eficiencia del motor, el lubricante y la temperatura ambiente. El motor no debe operar frecuentemente cerca de sus límites si las condiciones de refrigeración o la carga son inestables.
¿Se puede elegir un motor más pequeño si se utiliza un variador de frecuencia?
No se debe asumir esto por defecto. El variador de frecuencia ayuda en el arranque y en el control de velocidad, pero el motor debe seguir proporcionando el par suficiente para la carga. Si se elige un motor demasiado pequeño, el sistema aún podría sobrecargarse o no arrancar.
¿Cómo elegir un motor si el equipo antiguo ha perdido la placa de características?
Es necesario medir la velocidad de salida, el diámetro del eje, las dimensiones de la base o la brida, y determinar la carga y la corriente de funcionamiento. Se recomienda enviar fotografías del equipo completo y de la posición de montaje para que el departamento técnico pueda verificarlo antes de seleccionar el modelo de reemplazo.
