Ande o no ande burro grande

El propósito de este artículo es demostrar la importancia del correcto dimensionado del servo motor en aplicaciones de media / alta dinámica y ver que el hecho de poner un motor sobredimensionado no conduce a nada positivo.

Algo distinto es en aplicaciones de motores de autoinducción con variadores de frecuencia, en tal caso sobredimensionar el motor implica un incremento de los costes del hardware y perdida de eficiencia energética, pero un correcto funcionamiento de la aplicación.

Aplicación de ejemplo de un alimentador de etiquetas.

Se trata de realizar el avance del papel soporte con las etiquetas, que procede de un Desbobinador. La cadencia, en el peor caso, es de 500 ciclos / minuto, en cada ciclo hay que avanzar 100 mm en 92,3 mseg. y hacer una pausa de 27,7 mseg. En el siguiente gráfico se muestra el sistema mecánico.

El avance se realiza en sincronismo con el paso del producto a etiquetar y se emplea una interpolación polinómica de 5º grado para optimizar el jerk y minimizar el “tirón” mecánico.

La curva en rojo corresponde a la posición, que va de 0 a 100 mm y hace una pequeña pausa en espera del siguiente producto. La curva en azul es la primera derivada de la posición, por lo tanto la velocidad.

Cálculo del servo accionamiento.

Con el sistema mecánico visto en el gráfico anterior, hay que calcular el servo motor, el servodrive y si procede, también el reductor. Para ello, en este caso, se ha empleado el software Motion Sizer, de Schneider Electric.

Se ha obtenido un primer resultado con un motor de tamaño de brida 70 mm y una relación de reducción de i=3 que funcionaría perfectamente, según se observa en el gráfico.

La curva muestra las características de par nominal del motor (línea verde) en función de la velocidad. El círculo negro corresponde al valor de par efectivo requerido por la aplicación y también a la velocidad media a efectos de calcular la potencia efectiva en Kw, que será = (ParEf x VelEf) / 9550. La curva en rojo indica el par de pico a lo largo de un avance.

Y que ocurre cuando aparece el “experto”, que se quiere asegurar de un funcionamiento 24/365, y elige un motor de mucho más par. Pues a continuación vemos los resultados:

En este caso pasamos a consumir una potencia de 1Kw, frente a los 0,1Kw del caso anterior, pero además ponemos el motor al 73,3% de su capacidad, cuando antes lo teníamos al 52,8%. Pues ya ven, esto va de animales, lo del burro grande ande o no ande, es el negocio de Roberto y las cabras.
 
Y visto lo visto, puesto que el tamaño del motor es importante por la inercia del rotor, que pasaría si en lugar de uno más grande empleamos uno más pequeño.

El resultado es sorprendente, hasta da que pensar que nos hemos equivocado, puesto que con un “motorcito” de 55 mm obtenemos las mejores prestaciones.

Resumen / Conclusión.

Lo de sobredimensionar el servo accionamiento, por si acaso, NO FUNCIONA. En todas las aplicaciones hay que dimensionarlo y optimizarlo, en busca del mínimo coste del hardware y la menor potencia requerida para que la aplicación funcione de manera fiable. Especialmente en aplicaciones de alta dinámica.

Hoy en día se dispone de multitud de programas que facilitan el correcto dimensionado, cada fabricante tiene su propio software y también los hay genéricos que se pueden descargar de forma gratuita.
No hay excusa para no dimensionar correctamente el servo accionamiento.

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