Qué datos de selección hay que aportar para un reductor en servicio de arranques, paradas e inversiones frecuentes

Los datos para seleccionar un reductor con arranques e inversiones frecuentes no se resuelven añadiendo arranques a la potencia existente. Hay que aportar tres grupos de entradas independientes hasta situar cada uno en su intervalo: tipo de máquina accionada + horas diarias con carga, arranques por hora + horas diarias con carga y, en la serie S, la temperatura ambiente. Si un grupo no permite determinar el intervalo, el proveedor solo puede pedir datos complementarios; no puede emitir un modelo definitivo. Es una condición de bloqueo, no una cortesía.

Por qué el número de arranques no sirve por sí solo

Un dato aislado —por ejemplo, «20 arranques por hora»— no entra en la selección porque le falta la otra dimensión: las horas diarias de funcionamiento con carga.

Con esos mismos 20 arranques por hora, un equipo que trabaja 1 h al día con carga y otro que trabaja 20 h al día acumulan calor de forma muy distinta. El primero pasa la mayor parte del tiempo enfriándose; el segundo apenas tiene ventana de enfriamiento. El coeficiente de servicio agrupa ambas magnitudes en un mismo bloque precisamente porque solo tienen sentido juntas.

Por eso la tabla de selección trata «arranques por hora» y «horas diarias con carga» como dos ejes emparejados y no como dos indicadores que se puedan informar por separado. Si no se puede situar uno de los dos ejes, el coeficiente de servicio total no queda determinado. La consecuencia práctica es que la consulta se detiene ahí hasta que llegue el dato que falta.

Las seis entradas imprescindibles y los tres grupos de datos de servicio

Para completar una selección de reductor se necesitan, como mínimo, estas seis entradas:

De esas seis, las entradas 2, 3 y 4 forman los tres grupos de datos de servicio: tipo de máquina accionada con horas con carga, arranques por hora con horas con carga y, solo en la serie S, la temperatura ambiente. Las series R/F/K no utilizan el grupo de temperatura ambiente.

Conviene precisar una cosa: el coeficiente de servicio no es un único número, sino el resultado de esos tres bloques. Solo cuando los tres están situados se obtiene el coeficiente total, y ese coeficiente todavía necesita revisión antes de poder presentarse como compromiso. Mientras algún bloque no esté revisado, el resultado se marca como candidato.

Cómo se informa hoy y cómo conviene informarlo

Esta es la parte más aprovechable de la página. El mismo servicio, descrito de dos maneras, decide si se puede seleccionar o no.

Los límites concretos de cada escalón se consultan en el catálogo vigente ya revisado; este artículo no reproduce esas fronteras. Las tablas de distintas series y distintas versiones pueden no coincidir, y copiar mal una frontera es más peligroso que no informar del dato.

La inversión: se clasifica dentro del tipo de máquina, no es un coeficiente añadido

Este es el punto que más se malinterpreta.

La inversión no suma un coeficiente adicional: se clasifica dentro del tipo de máquina accionada, según que haya o no inversión. En la tabla del coeficiente de servicio, un mismo tipo de equipo aparece en filas distintas según sea «sin inversión» o «con inversión». Es decir, la inversión se refleja cambiando la clasificación del tipo de máquina accionada, y no multiplicando por un factor adicional el coeficiente de un servicio sin inversión.

De ahí se derivan dos consecuencias prácticas:

1. Al pedir la oferta hay que decir de forma explícita si el servicio requiere inversión. Informar solo el número de arranques y omitir la inversión desplaza la clasificación a la fila equivocada.
2. La frecuencia de inversión y el estado de carga en el momento de invertir se comunican juntos. «Invertir cada 2 minutos con carga» y «invertir dos veces al día en vacío» son servicios completamente distintos, aunque el número de arranques por hora coincida.

Inercia y par de aceleración: referir la carga al eje del motor

En servicio de arranques frecuentes, la fase de aceleración suele consumir más par que el régimen permanente. Para calcular ese par hacen falta dos entradas: la inercia de la carga y el tiempo de aceleración y deceleración.

Primero se refiere la inercia de la carga al eje del motor:

J_total = J_motor + J_load / i²

Aquí J_motor es la inercia del rotor del motor, J_load es la inercia del lado de la carga referida a su propio eje e i es la relación de reducción del reductor; la unidad es kg·m² en todos los términos. Cuanto mayor es la relación de reducción, más se atenúa el valor equivalente de la inercia de carga referida al eje del motor, y lo hace con el cuadrado de esa relación: es una ventaja real de los reductores planetarios y de las transmisiones de varias etapas en servicio de arranques frecuentes.

Después se calcula la aceleración angular:

α = 2π · Δn / (60 · Δt)

Δn es la variación de velocidad (rpm), Δt es el tiempo de aceleración o deceleración (s) y α se expresa en rad/s².

Por último, el par de aceleración:

T_acc = J_total · α

T_acc se expresa en N·m. Este par se suma al par de carga en régimen permanente para obtener el par instantáneo que el reductor debe entregar durante la fase de aceleración. Dicho al revés: si el par nominal que se ha tomado solo cubre el régimen permanente y el tiempo de aceleración se ha recortado mucho, este término se convierte en el cuello de botella real de la selección.

Carga térmica equivalente: la magnitud que de verdad limita la selección

Muchas solicitudes se fijan solo en el par de pico y dejan fuera una magnitud que bloquea la selección con más frecuencia: el calor.

Cada arranque y cada parada implican una fase de aceleración con un par superior al de régimen permanente. Si los arranques son densos, el calor se genera a un ritmo claramente superior al de un funcionamiento continuo con la misma potencia. En ingeniería esto se valora con la carga térmica equivalente de un ciclo:

T_rms = √( Σ T_i² · t_i / Σ t_i )

T_i es el par del tramo i (N·m), t_i es la duración de ese tramo (s) y la suma recorre el ciclo de trabajo completo. El resultado pondera al cuadrado los tramos de par alto y duración corta y los reparte, de modo que refleja el efecto térmico y no el impacto instantáneo.

La comprobación se divide entonces en dos pasos y ninguno es prescindible:

• Comprobación de pico: el par instantáneo máximo (incluido T_acc) no debe superar el pico admisible del modelo elegido.
• Comprobación térmica: la carga térmica equivalente del ciclo no debe superar la salida continua admisible del modelo elegido, teniendo en cuenta la temperatura ambiente y las condiciones de refrigeración.

Hacer solo la comprobación de pico y omitir la térmica es el error de selección más habitual en servicio de arranques frecuentes. Los valores admisibles concretos los confirma el proveedor para cada modelo y cada condición de refrigeración.

El modo de frenado decide adónde va la energía

Tanto la inversión como las paradas frecuentes implican frenado, y el modo de frenado determina en qué se transforma la energía cinética y dónde aparece el calor:

La idea clave: la energía va adonde aparece el calor. Si la tarea de frenado recae sobre todo en el freno mecánico, el trabajo de frenado admisible y la frecuencia de frenado admisible son datos que debe confirmar el proveedor para el modelo concreto; no se pueden suponer. Encomendar la tarea de frenado al autobloqueo del reductor no es válido ni seguro: en servicio de inversiones y arranques frecuentes el frenado tiene que asumirlo una solución independiente.

Tabla de decisión según la condición de servicio

Lista de comprobación en planta

Se puede observar con la máquina en marcha:

1. Proporción real de tiempo con carga y en vacío dentro de un ciclo de trabajo completo.
2. Arranques reales por hora, leídos de un contador y no estimados a ojo.
3. Si la inversión se produce con carga y si hay ruido o golpe al invertir.
4. Si la corriente del motor durante la aceleración es claramente superior a la de régimen permanente.

Requiere parar la máquina para confirmarlo:

1. Anotar la placa del motor y la potencia real de funcionamiento, distinguiendo potencia instalada de potencia de funcionamiento.
2. Medir o solicitar la inercia de rotación del lado de la carga; si no hay dato, aportar la geometría y la masa de la carga para poder estimarla.
3. Registrar los tiempos de aceleración y deceleración reales, desde la orden hasta alcanzar la velocidad objetivo.
4. Confirmar el tipo de freno, la frecuencia de frenado y el tiempo de parada real.
5. Confirmar la temperatura ambiente máxima y el modo de refrigeración (natural, ventilador, ventilación forzada).

Debe resolverlo personal especializado:

1. El veredicto final de la comprobación de pico y de la comprobación térmica, así como la confirmación del trabajo de frenado admisible del freno.
2. La revisión del diseño de frenado y de protección contra caída cuando hay personas implicadas (nunca sustituida por el autobloqueo del reductor).

Errores habituales y límites de aplicación

Errores habituales:

1. Informar solo los arranques por hora y omitir las horas diarias con carga.
2. Dejar «invierte el sentido» como una nota suelta, sin frecuencia de inversión ni estado de carga al invertir.
3. Creer que la inversión se resuelve multiplicando el coeficiente por un factor: en realidad se reclasifica el tipo de máquina accionada.
4. Hacer solo la comprobación de par de pico y no la térmica.
5. Usar la potencia instalada en lugar de la potencia real de funcionamiento.
6. No conocer la inercia de la carga y no aportar tampoco la geometría y la masa que permitirían estimarla.
7. Delegar la tarea de frenado en el «autobloqueo del reductor» o suponer que el freno puede frenar sin límite de veces.

Límites de aplicación:

• La lista de entradas, la lógica de clasificación y las fórmulas de este artículo se aplican a los motorreductores modulares R/F/K/S, a los reductores industriales H/B y a los reductores planetarios de la serie P en servicio de arranques, paradas e inversiones frecuentes.
• Este artículo no ofrece valores numéricos de coeficientes de servicio, ni límites de arranques, de inercia o de frecuencia de frenado, ni reproduce las fronteras entre escalones. Todo ello se toma del catálogo vigente ya revisado y de la confirmación de ingeniería.
• Las fórmulas describen relaciones entre variables y su unidad; antes de llevarlas a una conclusión de selección hay que revisarlas con los datos reales del servicio.
• Este artículo no sustituye el diseño de seguridad funcional de una máquina concreta.

Datos que conviene enviar al proveedor

Sobre este artículo y el responsable de la publicación

Este artículo lo ha elaborado el equipo técnico de Chengfa Reducer (Changzhou) Co., Ltd. (CHINFAR) y se publica después de la revisión técnica de la empresa. Los reductores industriales de las series H/B y los reductores planetarios de la serie P que se citan en el texto son suministrados por Chengfa Reducer (Changzhou) Co., Ltd.; los productos se fabrican y entregan dentro del sistema de fabricación conjunta compartido con HUIGUANG.

Productos y documentación relacionados:

• Motorreductores modulares R/F/K/S
• Reductores industriales de las series H/B
• Reductores planetarios de la serie P
• Cómo influye el coeficiente de servicio en la selección del reductor

Siguiente paso

Envíe los 11 datos anteriores a sales@chinfar.com. Si alguno no está disponible por ahora, indique que no lo tiene en lugar de estimar una cifra: un dato que falta se completa con una pregunta, pero un dato estimado mal coloca la clasificación en la fila equivocada. La conclusión de selección queda sujeta a la validación de ingeniería; este artículo no sustituye el cálculo de selección para un servicio concreto.