Motorreductor para alimentadores: Cómo seleccionar velocidad, par y potencia

Motorreductor para alimentadores: Cómo elegir la velocidad, el par y la potencia

Un motorreductor para alimentadores es un conjunto de accionamiento compuesto por un motor eléctrico y un reductor de velocidad, cuya función es proporcionar una baja velocidad de salida y el par adecuado para transportar o dosificar materiales. Esta configuración se utiliza habitualmente en alimentadores de tornillo, cintas transportadoras, transportadores de cadena, válvulas rotativas y dosificadores de tornillo.

La selección no puede basarse únicamente en la potencia del motor. Un accionamiento con los kW suficientes podría no arrancar si la máquina está llena de material, funcionar con un caudal incorrecto o sufrir daños prematuros si la relación de transmisión, el par, el tipo de montaje y las cargas externas no son adecuados. Por lo tanto, es necesario considerar simultáneamente la capacidad, la velocidad de salida, las características del material, la carga de arranque y el régimen de funcionamiento.

¿Los alimentadores utilizan motorreductores o reductores de velocidad?

En la mayoría de los alimentadores rotativos, el equipo utilizado es un motorreductor completo. El motor genera el movimiento, mientras que el reductor reduce la velocidad y permite alcanzar el par de salida necesario en el eje de la máquina.

El término reductor de velocidad para alimentadores es adecuado cuando la caja de engranajes se instala por separado y recibe la transmisión desde:

• Un motor eléctrico montado de forma independiente

• Un acoplamiento

• Una transmisión por correa o cadena

• Un eje intermedio

• Una fuente de accionamiento ya existente en la máquina

Se puede distinguir de la siguiente manera:

Para quienes buscan adquirir un conjunto de accionamiento completo, motorreductor para alimentadores es la denominación que mejor se ajusta a la aplicación práctica. Sin embargo, la configuración final siempre debe basarse en la estructura de la máquina y el método de montaje.

Tipos de alimentadores que suelen utilizar motorreductores

Alimentador de tornillo sin fin

El alimentador de tornillo sin fin utiliza una hélice para transportar polvo, gránulos o materiales a granel de forma horizontal o inclinada.

Características de la carga del tornillo sin fin:

• La velocidad de salida suele ser baja

• El par de trabajo es relativamente alto

• El arranque con material es más difícil que en vacío

• Los materiales húmedos, pegajosos o apelmazados pueden aumentar drásticamente la carga

• El tornillo sin fin puede generar cargas axiales

• Los tornillos largos requieren soportes adecuados

El motorreductor para el transportador de tornillo debe verificarse según las condiciones reales de arranque. No se debe permitir que el eje del reductor soporte todo el peso, el momento flector y la fuerza axial del conjunto del tornillo sin los cálculos adecuados.

Alimentador de cinta transportadora

El alimentador de cinta transportadora introduce materiales en trituradoras, mezcladoras, máquinas de envasado o en la siguiente etapa de producción.

Los requisitos de accionamiento suelen incluir:

• Velocidad de cinta estable

• Capacidad de arranque con la cinta cargada

• Posibilidad de ajustar el caudal

• Movimiento suave, minimizando los tirones de carga

• Verificación de la carga radial en piñones, poleas o tambores motrices

Si la transmisión desde el reductor al tambor se realiza mediante cadena o correa, se debe prestar atención al diámetro del piñón, la tensión y la posición de montaje en relación con el hombro del eje. Para cintas transportadoras inclinadas, se debe evaluar adicionalmente el riesgo de retroceso de la carga al detener la máquina.

Alimentador de cadena

El alimentador de cadena es adecuado para materiales pesados, cargas elevadas o condiciones de trabajo con impactos.

Características comunes:

• Velocidad relativamente baja

• Alto par de salida

• Carga de arranque pesada

• Carga variable según la cantidad de material

• Posibilidad de impactos en la cadena y el mecanismo de tracción

El motor para el alimentador de cadena no debe seleccionarse basándose únicamente en la potencia media. Es necesario verificar el par de arranque, el par máximo, la frecuencia de arranque y la capacidad de carga del reductor.

Válvula rotativa de alimentación

La válvula rotativa utiliza álabes giratorios para desplazar polvo o gránulos a través de cada cámara de dosificación.

Aunque la potencia del motor puede no ser elevada, el accionamiento debe cumplir con:

• Velocidad de giro baja y estable

• Par suficiente para vencer la fricción

• Capacidad de arranque con material

• Riesgo de atrapamiento de partículas entre el álabe y la carcasa

• Capacidad de ajuste del caudal mediante la velocidad

• Medidas de protección contra atascos

El motor de la válvula rotativa debe seleccionarse según el par real, no solo según el tamaño del motor utilizado en una máquina similar.

Dosificador de tornillo

El dosificador de tornillo requiere una velocidad de giro estable, ya que la velocidad del tornillo afecta directamente al caudal de material.

Al realizar la selección, se debe verificar:

• Diámetro y paso del tornillo

• Grado de llenado del tornillo

• Características de flujo del material

• Rango de ajuste de velocidad

• Estabilidad del caudal

• Carga durante el arranque y la parada

Los alimentadores vibratorios son un caso distinto. Este tipo suele utilizar motores vibratorios, vibradores electromagnéticos o mecanismos oscilantes dedicados, y no utiliza motoreductores por defecto.

Cómo seleccionar un motoreductor para un alimentador

Determinación del material a alimentar

Las características del material influyen directamente en el par de carga y la capacidad de arranque.

La información importante incluye:

• Densidad aparente

• Tamaño de partícula

• Humedad

• Adhesividad

• Capacidad de apelmazamiento

• Abrasividad

• Temperatura del material

• Fluidez natural

La misma máquina, al pasar de granos secos a materiales húmedos o pegajosos, puede aumentar la carga significativamente. Por lo tanto, no se debe mantener la misma configuración del motoreductor cuando las características del material han cambiado.

Determinación de la capacidad de alimentación

La capacidad puede expresarse en:

• kg/hora

• toneladas/hora

• m³/hora

• litros/minuto

• productos/minuto

No es posible convertir directamente la capacidad en potencia del motor sin conocer el principio de funcionamiento y las dimensiones de la máquina.

Para los transportadores de tornillo, se requiere el diámetro del tornillo, el paso, la longitud, el ángulo de inclinación y el factor de llenado. Para las cintas transportadoras, es necesario conocer la longitud de la cinta, el ancho, el ángulo de inclinación, la carga del material y el diámetro del tambor.

Determinación de la velocidad de salida

La velocidad de salida influye directamente en el caudal de alimentación.

La relación básica entre la velocidad del motor y la relación de transmisión es:

n₂ = n₁ / i

Donde:

• n₁: velocidad del motor, rpm

• n₂: velocidad de salida, rpm

• i: relación de transmisión

Por ejemplo, un motor con una velocidad de 1.400 rpm combinado con una relación de transmisión de 28:

n₂ = 1.400 / 28 = 50 rpm

Esta es solo la velocidad teórica. La velocidad real depende también de las características del motor, la carga y el deslizamiento. El ejemplo anterior no constituye una recomendación de usar 50 rpm para todos los alimentadores.

Cálculo del par de trabajo

Una vez conocida la potencia mecánica en el eje en cuestión, el par puede calcularse aproximadamente mediante:

T = 9.550 × P / n

Donde:

• T: par, Nm

• P: potencia mecánica, kW

• n: velocidad, rpm

Si se utiliza la potencia del motor para estimar el par en la salida del reductor, se deben considerar las pérdidas del sistema de transmisión. No se debe multiplicar directamente la potencia del motor por la relación de transmisión y considerar ese valor como el par de salida real.

Los resultados del cálculo inicial solo sirven para una selección preliminar. El modelo final debe cumplir con el par continuo, la carga a corto plazo y las condiciones de funcionamiento de la máquina.

Verificación del par de arranque

Los alimentadores suelen requerir un par de arranque mayor cuando:

• El tornillo está lleno de material

• La cinta transportadora arranca a plena carga

• El material está comprimido o apelmazado

• La válvula rotativa está obstruida por partículas

• La máquina ha estado parada mucho tiempo con material en su interior

• El mecanismo presenta una alta fricción estática

El motor debe generar suficiente par para superar la resistencia inicial y acelerar el sistema. El reductor también debe soportar el par a corto plazo durante el proceso de arranque.

Un accionamiento puede tener suficiente par durante el funcionamiento estable, pero aun así no ser capaz de arrancar si el par de arranque no es suficiente.

Comprobación del modo de funcionamiento

Es necesario determinar claramente:

• Funcionamiento continuo o por lotes

• Horas de funcionamiento al día

• Número de arranques por hora

• Si hay inversión de marcha o no

• Arranque en vacío o a plena carga

• Nivel de variación de carga

• Temperatura ambiente

• Nivel de polvo y humedad

Las máquinas que funcionan de forma continua, con arranques frecuentes o que se bloquean a menudo deben evaluarse de forma distinta a las máquinas con funcionamiento intermitente y carga estable.

Comprobación de cargas radiales y axiales

Los piñones, poleas, engranajes y tambores motrices generan cargas radiales sobre el eje del reductor. Esta carga aumenta cuando:

• Los piñones o poleas tienen un diámetro pequeño

• La cadena o correa está excesivamente tensa

• Los elementos de transmisión están situados lejos del apoyo del eje

• La carga presenta impactos

• El tambor o la polea tienen un peso elevado

Los transportadores de tornillo también pueden generar cargas axiales debido al empuje del material. Los ejes de tornillo o tambores largos requieren soportes independientes. No se debe permitir que el eje del reductor sea el único apoyo si no se ha verificado su capacidad de carga.

Selección del tipo de motorreductor adecuado

Motorreductor de engranajes helicoidales

Adecuado para cintas transportadoras, transportadores de tornillo, válvulas rotativas y dosificadores cuando se requiere un funcionamiento relativamente silencioso, una buena eficiencia de transmisión y un trabajo continuo.

Se puede elegir entre montaje con patas o con brida según la estructura de la máquina.

Motorreductor de ejes paralelos

Adecuado cuando se requiere un par de salida elevado y se desea disponer el motor en paralelo con el eje de la máquina. Esta configuración suele ayudar a reducir la longitud total en la dirección del eje.

Motorreductor de ángulo recto

Adecuado cuando es necesario cambiar la dirección de la transmisión 90 grados o cuando el espacio para instalar el motor en línea está limitado.

La idoneidad debe verificarse según la carga, la posición de montaje y el tipo específico de reductor.

Motorreductor de eje hueco

El diseño de eje hueco permite el montaje directo sobre el eje de la máquina, lo que ayuda a reducir el uso de acoplamientos y a organizar el sistema de transmisión de forma más compacta.

Antes de realizar la selección, es necesario comprobar:

• Diámetro del eje de la máquina

• Chavetero

• Longitud de montaje

• Brazo de reacción

• Holgura de montaje y desmontaje

• Plan de mantenimiento

No existe un tipo de motorreductor adecuado para todas las máquinas alimentadoras. La elección depende del espacio, la carga, la dirección de la transmisión y la estructura mecánica.

¿Se debe utilizar un variador de frecuencia para la máquina alimentadora?

El variador de frecuencia es adecuado cuando se requiere:

• Ajustar el caudal de alimentación

• Arranque y parada suaves

• Sincronización con el proceso posterior

• Funcionamiento a múltiples velocidades

• Control mediante sensores

• Limitar la corriente de arranque

Sin embargo, reducir la velocidad del motor demasiado durante un tiempo prolongado puede disminuir su capacidad de autoventilación. Para cargas que requieren un par elevado a baja velocidad, se deben verificar las características del motor, el modo de control y la capacidad de sobrecarga del variador.

Los parámetros que deben configurarse correctamente incluyen:

• Tensión y corriente del motor

• Potencia y frecuencia nominales

• Tiempo de aceleración

• Tiempo de deceleración

• Límite de corriente

• Modo de control

El variador de frecuencia no puede resolver por sí solo la falta de par si el motor, el reductor o la relación de transmisión seleccionados no son adecuados.

Tabla de selección rápida según el tipo de alimentador

Errores comunes en la selección

Seleccionar solo según la potencia en kW

Con la misma potencia, diferentes velocidades de salida generarán pares distintos. La potencia no es suficiente para determinar el conjunto de accionamiento adecuado.

No verificar la carga de arranque

La máquina puede funcionar correctamente en vacío, pero no arrancar si el tornillo, la cinta transportadora o la válvula rotativa están llenos de material.

Cambiar el material manteniendo la misma configuración

Los materiales con mayor densidad, alta humedad o tendencia a apelmazarse pueden aumentar significativamente el par de carga.

Reducción de velocidad excesiva mediante variador de frecuencia

Un motor que funciona a baja velocidad durante mucho tiempo puede sobrecalentarse y no mantener el par suficiente si no se ha seleccionado adecuadamente.

Permitir que el eje del reductor soporte toda la carga externa

El husillo, el tambor y la polea requieren una estructura de soporte adecuada. No se debe asumir que el eje del reductor puede utilizarse como soporte principal.

Ignorar la posibilidad de atasco de material

El par cuando el material se atasca o se apelmaza puede ser mucho mayor que en condiciones normales de funcionamiento.

No verificar la posición de montaje

El montaje horizontal, vertical o inclinado puede afectar a la lubricación, los retenes, la ventilación y la vida útil de los rodamientos.

Información necesaria para seleccionar un motorreductor

Para una selección precisa, el cliente debe proporcionar:

• Tipo de alimentador

• Tipo de material

• Densidad

• Capacidad requerida

• Velocidad de salida

• Dimensiones del husillo, cinta o válvula rotativa

• Arranque en vacío o a plena carga

• Tiempo de funcionamiento

• Frecuencia de arranque

• Si requiere inversión de giro

• Tipo de montaje

• Dimensiones del eje

• Si se utiliza variador de frecuencia

• Imágenes o planos de la máquina

Preguntas frecuentes

¿El alimentador debe utilizar un motorreductor o un reductor de velocidad?

La mayoría de los alimentadores rotativos utilizan un motorreductor completo. Un reductor de velocidad independiente es adecuado cuando el motor y la caja de engranajes deben estar dispuestos por separado o cuando la máquina ya dispone de una fuente de accionamiento.

¿A cuántas rpm debe funcionar el motorreductor para un alimentador?

No existe una velocidad estándar. La velocidad depende del tipo de máquina, las dimensiones del mecanismo, las características del material y la capacidad requerida.

¿Se debe aumentar la potencia del motor si la máquina se atasca?

No se debe aumentar la potencia inmediatamente. Es necesario revisar el material, las holguras mecánicas, la relación de transmisión, el par de arranque y la capacidad de carga del reductor.

¿Se puede utilizar un variador de frecuencia para ajustar el caudal?

Sí. Cambiar la velocidad puede ajustar el caudal de un transportador de tornillo, cinta transportadora o válvula rotativa. Sin embargo, es necesario verificar el par y la capacidad de refrigeración del motor a bajas velocidades.

¿Se puede conectar un transportador de tornillo directamente al eje del reductor?

Es posible realizar una conexión directa, pero el eje del tornillo aún requiere un sistema de soporte adecuado. No se debe permitir que el eje del reductor soporte todo el peso y la carga axial del tornillo.

¿Un alimentador inclinado requiere un freno o un dispositivo antirretorno?

Puede ser necesario si la carga tiende a deslizarse hacia atrás al detenerse. La elección depende de la estructura de la máquina, el nivel de carga y los requisitos de seguridad.

MDriveTech asesora sobre motorreductores para alimentadores

MDriveTech ofrece asistencia en la selección de motorreductores y reductores DSK, Nara Samyang y NK para:

• Alimentadores de tornillo

• Alimentadores de cinta transportadora

• Alimentadores de cadena

• Válvulas rotativas de alimentación

• Dosificadores

• Sistemas de alimentación de materiales

Para una selección adecuada, el cliente debe proporcionar información sobre el material, la capacidad, la velocidad de salida, las dimensiones del mecanismo, el tipo de montaje y las condiciones de arranque.

Línea directa: 0868 789 647
Correo electrónico: [email protected]

Conclusión

La mayoría de los alimentadores de tornillo, cintas transportadoras, cadenas o válvulas rotativas utilizan motorreductores para generar bajas velocidades y el par adecuado. Los reductores montados por separado se emplean cuando el motor y la caja de engranajes deben disponerse de forma independiente o cuando el sistema ya cuenta con una fuente de accionamiento existente.

Al seleccionar un motorreductor para alimentadores, es necesario evaluar simultáneamente la velocidad, el par, el material, la capacidad, la carga de arranque y las condiciones de instalación. No se debe basar la elección únicamente en la potencia en kW ni copiar la configuración de una máquina con condiciones de trabajo diferentes.