¿Puede autobloquearse un reductor sinfín NMRV?

No. Al menos no del modo en que una función de seguridad tiene que cumplirse.

Un reductor sinfín NMRV suele presentar tendencia al autobloqueo, pero «tener tendencia» no equivale a «puede usarse como freno de seguridad». Que el autobloqueo se cumpla depende del ángulo de hélice, del coeficiente de fricción, de la lubricación, de la vibración y de la dirección de la carga, y todo eso cambia mientras la máquina trabaja.

El autobloqueo «puede cumplirse en ciertas condiciones»; un requisito de seguridad «debe cumplirse en todas». Una probabilidad no sustituye a una certeza.

1. Tarjeta de conclusión

2. El mecanismo: λ y ρ

La condición de autobloqueo de una transmisión sinfín se escribe como una desigualdad:

λ ≤ ρ

λ es el ángulo de hélice y ρ el ángulo de fricción. El ángulo de fricción lo fija el coeficiente de fricción:

ρ = arctan(μ)

μ es el coeficiente de fricción; ρ y el resultado de arctan son magnitudes angulares.

Lo que dice la expresión es directo: solo cuando el ángulo de hélice es lo bastante pequeño, hasta no superar el ángulo de fricción, el tornillo no puede ser arrastrado por la corona en sentido inverso. En cuanto el ángulo de hélice supera el ángulo de fricción, el accionamiento inverso pasa a ser posible.

El ángulo de hélice lo determina la geometría:

tan λ = z₁ / q

z₁ es el número de entradas del tornillo y q el coeficiente de diámetro.

3. El número de entradas decide la tendencia

De la expresión anterior se sigue algo inmediato: cuantas más entradas, mayor es el ángulo de hélice y más difícil resulta cumplir `λ ≤ ρ`.

Aquí está el origen de un error muy extendido: alguien toma la experiencia de una ejecución de una entrada y la extrapola a todos los NMRV. Las ejecuciones de dos y de tres entradas se diseñan precisamente hacia el rendimiento y no hacia el autobloqueo; tratarlas como «autobloqueadas» es un error de dirección.

4. Autobloqueo y rendimiento se excluyen

El rendimiento de una transmisión sinfín se expresa así:

η = tan λ / tan(λ + ρ)

η es el rendimiento.

La expresión dice algo muy concreto: cuanto menor es `λ`, más bajo es el rendimiento. Y el autobloqueo exige un λ pequeño. Por tanto:

Autobloqueo y rendimiento alto chocan geométricamente. Quien quiere autobloqueo tiene que aceptar rendimiento bajo; quien quiere rendimiento alto debilita necesariamente la tendencia al autobloqueo.

Esto significa que la petición «un reductor sinfín que sea a la vez eficiente y autobloqueado de forma fiable» no puede satisfacerse. Si el diseño exige de verdad autobloqueo, el precio se paga en calor y en consumo; si prima el rendimiento, del autobloqueo no se puede depender.

Esa exclusión mutua es la raíz física de por qué el autobloqueo no puede ser una función de seguridad: una función de seguridad no debe apoyarse en un parámetro que choca de frente con el rendimiento y que, por eso mismo, la presión de diseño recorta una y otra vez.

5. Seis condiciones anulan el autobloqueo

Aunque en fábrica se cumpla λ ≤ ρ, las seis condiciones siguientes lo anulan.

Conviene fijarse en que las cinco primeras son cosas que cambian durante el servicio. Por eso la frase «esta unidad sí se autobloquea» solo puede significar «en un instante y en un estado determinados», nunca «siempre».

Merece un aviso aparte lo contraintuitivo de la lubricación: cuando la lubricación empeora, la tendencia al autobloqueo aumenta, porque la fricción crece. Eso no es una buena noticia: significa que el mecanismo está en fricción seca o en lubricación límite, y que el desgaste y la subida de temperatura van a agravarse. «Se autobloquea porque está mal lubricado» es una coincidencia peligrosa y no puede ser base de diseño.

6. Tabla de decisión por escenario

La tabla se resume en una frase: solo donde de por sí no se necesita frenar el autobloqueo es inocuo; donde de verdad hace falta frenar, el autobloqueo nunca basta.

7. Límites de seguridad

Esta es la única sección del artículo que no admite matices.

1. El autobloqueo no puede presentarse como garantía de frenado para la seguridad de las personas. Es una característica de servicio que puede cumplirse, no una función de seguridad validada.
2. Los equipos con elevación, suspensión, personas o riesgo de caída deben llevar freno independiente, finales de carrera y dispositivos de seguridad, validados por el diseñador de la máquina. El suministrador aporta el elemento de transmisión; que la función de seguridad se cumpla o no depende del diseño del conjunto.
3. Donde haga falta mantener la posición al perder la alimentación debe usarse un freno de fallo seguro (frena al faltar tensión, libera al aplicarla), sin apoyarse en el autobloqueo.
4. El autobloqueo no sustituye a una solución de frenado. Son dos cosas distintas: el primero es un subproducto de la geometría y la fricción; la segunda es una función diseñada y controlable.

Cabe aclarar que lo anterior no es una fórmula de descargo de un fabricante, sino consecuencia de las propiedades físicas del elemento de transmisión: ninguna característica que dependa de que se cumpla una condición de fricción basta para asumir una función de seguridad.

8. Tabla de condiciones

9. Lista de comprobación en planta

Fase de selección:

1. Confirmar el número de entradas del modelo elegido.
2. Determinar si esta máquina necesita «mantener la posición al perder la alimentación».
3. Determinar si hay elevación, suspensión o personas que puedan quedar debajo.
4. Anotar en el plano el ángulo de montaje y la dirección de la carga.

Fase de instalación:

1. Confirmar que el freno independiente está montado según el diseño.
2. Confirmar que los finales de carrera y los dispositivos de seguridad están instalados y verificados funcionalmente.
3. Confirmar que el desbloqueo manual y el bloqueo de mantenimiento son utilizables.

Fase de operación y mantenimiento:

1. Comprobar periódicamente que el freno actúa de forma fiable.
2. Registrar si ha habido deslizamientos, descensos lentos o ruidos anómalos.
3. Tras cada cambio de aceite y cada inspección de desgaste, reevaluar si las propiedades ligadas a la fricción han cambiado.
4. Cualquier modificación relacionada con la seguridad la vuelve a validar el diseñador de la máquina.

10. Errores frecuentes y límites de aplicación

Errores frecuentes:

1. Tomar «tiene tendencia al autobloqueo» por «se autobloquea necesariamente». Una tendencia es una probabilidad, no un compromiso.
2. Juzgar todos los NMRV con la experiencia de una ejecución de una entrada. Los ángulos de hélice de las ejecuciones de dos y de tres entradas son completamente distintos.
3. Creer que si sale autobloqueado de fábrica lo estará siempre. Desgaste, lubricación y temperatura desplazan el ángulo de fricción.
4. Depender del autobloqueo con vibración o impactos. La vibración rompe la fricción estática.
5. Sustituir el freno por el autobloqueo. Son cosas de naturaleza distinta.
6. Creer que autobloqueo equivale a «no se cae al cortar la corriente». Un requisito de seguridad debe cumplirse siempre, y el autobloqueo no llega a eso.
7. Ignorar el coste en rendimiento. Elegir un ángulo de hélice pequeño por el autobloqueo baja el rendimiento y sube el calor; hay que recalcular el equilibrio térmico.

Límites de aplicación:

• Los criterios, el mecanismo y las condiciones de fallo de este artículo sirven para juzgar el autobloqueo de los reductores sinfín de tornillo y corona NMRV.
• Este artículo no da ningún valor numérico de ángulo de hélice, coeficiente de fricción ni rendimiento, ni conclusiones de comportamiento sobre si un modelo concreto se autobloquea: eso debe confirmarse por modelo, por condiciones de servicio y con los datos del fabricante.
• Este artículo no utiliza expresiones sin respaldo estadístico del tipo «en la mayoría de los casos sí se cumple» o «normalmente basta».
• Este artículo no constituye una certificación de seguridad ni una conclusión de verificación de seguridad funcional. En aplicaciones con personas, cargas suspendidas o riesgo de caída, el diseñador de la máquina debe diseñar y validar de forma independiente conforme a los requisitos de seguridad funcional aplicables.

11. Datos para la solicitud de cotización

Los puntos 4 y 5 son los que más se saltan: «¿hay que mantener la posición al cortar la corriente?» y «¿hay alguien que pueda estar debajo?» deciden si esta máquina necesita un sistema de frenado de seguridad, no qué modelo elegir.

12. Sobre este artículo y el responsable de la publicación

Este artículo lo redacta el equipo técnico de Chengfa Reducer (Changzhou) Co., Ltd. (CHINFAR) y se publica tras la revisión técnica de la empresa. Los reductores sinfín de la serie NMRV los suministra Chengfa Reducer (Changzhou) Co., Ltd.; los productos de CHINFAR se fabrican y se entregan con apoyo del sistema de fabricación conjunto compartido con HUIGUANG.

La comparación de selección y el resto de la gama están en otro artículo y aquí no se repiten:

• Reductores sinfín de la serie NMRV
• Cómo elegir un reductor sinfín: claves de selección NMRV, WP y CWU
• Contactar con el equipo técnico de CHINFAR

13. Siguiente paso

Si esta máquina interviene en elevación, suspensión o hay personas que pueden quedar debajo, no se quede en si «se autobloquea o no»: responda primero dos preguntas. Al cortar la corriente, ¿se permite que se mueva? Si se mueve, ¿puede hacer daño? Esas dos respuestas definen el esquema de seguridad, no el modelo.

En los demás casos, envíe los 10 datos de la sección 11 a sales@chinfar.com. Conviene insistir en una cosa: el comportamiento de autobloqueo debe confirmarlo ingeniería según el modelo concreto y sus condiciones de servicio; este artículo no aporta ninguna conclusión de certificación de seguridad ni sustituye la responsabilidad de validación del diseñador de la máquina.