Para una aplicación determinada, la elección del servomotor adecuado es esencial para garantizar el máximo rendimiento, economía y eficiencia. Dado que proporcionan un control exacto del par, la velocidad y la posición angular, los servomotores son componentes cruciales de los sistemas de automatización y control. Sin embargo, puede resultar complicado elegir el mejor tipo de servomotor para sus necesidades con tantas alternativas disponibles.

Tamaño y factor de forma

La temperatura, la humedad, el polvo y la exposición a sustancias químicas son algunas de las variables que pueden afectar a la longevidad y el rendimiento del motor. El motor debe caber en el espacio disponible en su maquinaria o dispositivo, que puede estar limitado por el diseño. Además, el peso y la inercia del motor pueden afectar a la dinámica y el rendimiento del sistema.

• Motores compactos: si el espacio es limitado, puede ser necesario seleccionar un motor más pequeño y compacto.
• Motores más grandes: es posible que se requieran motores más grandes para aplicaciones de mayor par, pero pueden resultar en un mayor peso y costo.

Asegúrese de seleccionar un motor que equilibre el tamaño, el peso y el rendimiento para evitar comprometer el diseño.

Tipo de Motor

La elección del tipo correcto de servomotor para su aplicación es lo primero que deberá decidir. Los motores paso a paso, los motores de CC y los motores de CA son las tres variedades principales de servomotores. Sin embargo, dentro de la categoría de motores de CA, encontrará servomotores síncronos y asíncronos (de inducción), cada uno con sus ventajas.

• Servomotores de CC: cuando se requiere mucho torque a bajas velocidades, estos son perfectos. Los motores de CC se utilizan a menudo en aplicaciones más pequeñas y de baja potencia.
• Servomotores de CA: los motores de CA se utilizan para aplicaciones industriales debido a su vida útil y eficiencia, que incluyen:
• Servomotores síncronos: estos motores funcionan a una velocidad constante y son perfectos para trabajos precisos que necesitan un funcionamiento confiable.
• Servomotores asíncronos (de inducción): estos motores tienen una eficiencia ligeramente menor que los motores síncronos, pero son rentables y robustos, adecuados para aplicaciones de uso general.

La elección entre CC y CA, y entre motores sincrónicos y asincrónicos, depende de los requisitos de potencia, precisión y limitaciones presupuestarias de la aplicación.

Requisitos de carga

La naturaleza de la carga es una de las consideraciones más importantes a la hora de seleccionar un servomotor. Una carga puede ser constante o variable, y sus características determinarán el tipo de motor que se debe utilizar.

• Carga constante: si la carga permanece constante, como en una cinta transportadora de velocidad fija, puede ser adecuado un motor sincrónico o asincrónico.
• Carga variable: si la carga fluctúa o cambia con el tiempo, como en un brazo robótico, puede ser necesario un motor con un rendimiento dinámico más alto, como un motor sincrónico, para mantener la velocidad y el par constantes.

Las capacidades de par y velocidad del servomotor deben coincidir con los requisitos de la carga. Esto incluye considerar el par máximo (el par máximo que puede manejar el motor) y el par continuo (el par que el motor puede mantener durante períodos prolongados).

Requisitos de velocidad y par

La velocidad y el par son dos parámetros fundamentales que determinan el rendimiento de un servomotor. Al elegir un servomotor, es esencial evaluar tanto la velocidad (en revoluciones por minuto o RPM) como el par (en Newton metros o Nm) necesarios para su aplicación.

• Velocidad: el motor debe ser capaz de proporcionar la velocidad deseada bajo carga. Esto es especialmente importante para aplicaciones como máquinas CNC, robótica y cintas transportadoras, donde es necesario un control preciso de la velocidad.
• Par: el par es la fuerza que impulsa la rotación del motor. Según la carga, necesita un motor que pueda proporcionar tanto el par máximo como el par continuo requerido. Los servomotores vienen con diferentes clasificaciones de par, por lo que seleccionar el correcto es fundamental para evitar sobrecargar o subestimar el motor.

Un buen enfoque es calcular el par y la velocidad necesarios antes de seleccionar un motor, asegurándose de que cumpla con las demandas dinámicas y estáticas de la aplicación.

Requisitos de precisión y control

La capacidad de los servomotores para ajustar con precisión la posición, la velocidad y el par es una de sus mayores ventajas. Al elegir un servomotor, el nivel de precisión requerido por su aplicación es un factor clave.

• Aplicaciones de alta precisión: para aplicaciones como robótica, máquinas CNC o cualquier sistema que requiera un posicionamiento preciso, un servomotor síncrono puede ser la mejor opción. Estos motores funcionan sin deslizamiento, lo que ofrece una velocidad constante y una alta precisión incluso en condiciones de carga variables.
• Aplicaciones de uso general: para aplicaciones en las que no se requiere alta precisión, un motor asíncrono (de inducción) puede ser suficiente. Estos motores pueden proporcionar un buen rendimiento, pero su velocidad puede variar ligeramente bajo carga debido al deslizamiento.

También se debe tener en cuenta el mecanismo de retroalimentación del motor. Para proporcionar retroalimentación sobre la ubicación del motor, los servomotores suelen utilizar codificadores o resolvers. Un sistema de retroalimentación de mayor resolución proporcionará un control más preciso sobre los movimientos del motor.

Compatibilidad del sistema de control

Los servomotores son parte de un sistema de control más grande, y la compatibilidad entre el motor y el controlador es crucial. Los métodos de control más comunes utilizados con los servomotores son:

• Modulación por ancho de pulso (PWM): el control PWM se utiliza comúnmente con servomotores de CC y es una forma sencilla de ajustar la potencia suministrada al motor variando el ciclo de trabajo de una onda cuadrada.
• Control vectorial: para los motores de CA, el control vectorial (también conocido como control orientado al campo o FOC) permite un control preciso tanto del par como del flujo. Esto es particularmente crucial para las aplicaciones que necesitan funcionar de manera suave y eficiente.

El voltaje, la corriente y la interfaz de comunicación del motor deben funcionar con el sistema de control. Muchos servomotores modernos ofrecen funciones avanzadas, como los protocolos de comunicación EtherCAT o Modbus, que permiten el control en tiempo real de las redes en entornos de automatización industrial.

Consideraciones ambientales

El entorno operativo desempeña un papel fundamental a la hora de seleccionar un servomotor. La temperatura, la humedad, el polvo y la exposición a productos químicos son algunas de las variables que pueden afectar a la longevidad y el rendimiento del motor.

• Temperatura: los servomotores están clasificados para temperaturas de funcionamiento específicas. Si su aplicación implica temperaturas extremas, como en hornos o cámaras frigoríficas, es posible que necesite un motor diseñado para esas condiciones.
• Humedad: para entornos con alta humedad, como plantas de procesamiento de alimentos o instalaciones al aire libre, puede ser necesario un motor con clasificación IP (protección contra la entrada de agua) que esté sellado contra la humedad.
• Entornos hostiles: en entornos industriales donde hay exposición al polvo, los residuos o los productos químicos, es posible que se requieran motores con sellos robustos y revestimientos protectores para garantizar que sigan funcionando de manera confiable.

Elegir un servomotor con una clasificación IP adecuada (por ejemplo, IP65 para hermeticidad al polvo y resistencia al agua) puede ayudar a prolongar la vida útil del motor.

Costo y presupuesto

El costo siempre es una consideración esencial al seleccionar un servomotor. Si bien los motores de alta precisión y alto rendimiento suelen tener un costo inicial más alto, pueden brindar ahorros a largo plazo a través de una mayor eficiencia, confiabilidad y menores costos de mantenimiento. Al evaluar el costo, también debe considerar:

• Costos de instalación: algunos motores pueden requerir componentes adicionales como cajas de engranajes, codificadores o cableado especial.
• Costos de mantenimiento: los motores con diseños más complejos o que requieren calibración frecuente pueden tener costos de mantenimiento más altos con el tiempo.
• Eficiencia energética: la eficiencia energética de un motor puede afectar los costos operativos a largo plazo, especialmente en aplicaciones de alto ciclo de trabajo.

Elegir el servomotor correcto implica un análisis detallado de los requisitos de la aplicación, incluido el tipo de carga, la velocidad, el torque, la precisión, los sistemas de control, los factores ambientales y el presupuesto. Al comprender las características de rendimiento de los motores asíncronos y síncronos, un fabricante de servomotores puede ayudarlo a tomar una decisión informada, garantizando eficiencia y longevidad.