En una máquina de envasado, la motorización rara vez es el primer elemento en el que se piensa. Sin embargo, detrás de un transportador, un sistema de roscado, una bomba o un mecanismo de etiquetado, pueden utilizarse diferentes tipos de motores para accionar los movimientos de la máquina.
Motor asíncrono, motor brushless o motor paso a paso: estas tecnologías no funcionan de la misma manera ni responden a las mismas necesidades. También presentan diferencias en términos de costo, tanto en la compra como en el control, la integración, el consumo energético o el mantenimiento.
Sin embargo, sería simplista intentar determinar qué motor es «el mejor» o simplemente «el más económico». La elección depende, ante todo, del movimiento que se debe realizar, del nivel de precisión requerido, de las exigencias de producción y del diseño global de la máquina. Comprender las principales diferencias permite plantear las preguntas adecuadas durante un proyecto de automatización.
¿Por qué es importante la motorización en una máquina de envasado?
Una máquina de envasado debe realizar movimientos repetitivos y coordinados: desplazar los envases, posicionar un producto, accionar un sistema de roscado, aplicar una etiqueta o accionar diferentes mecanismos.
La motorización debe permitir realizar estos movimientos con las características requeridas:
- velocidad;
- precisión del movimiento;
- repetibilidad;
- torque;
- control de posición;
- regularidad de funcionamiento;
- adaptación al ciclo de producción;
- costo de inversión y operación adaptado a las necesidades.
Sin embargo, el motor es solo un elemento de un conjunto. Su funcionamiento también depende de la mecánica asociada, del sistema de control, de los sensores y del software de gestión. Por lo tanto, su costo no debe considerarse de forma aislada: el variador o driver necesario, los sistemas de medición de posición, la automatización o incluso el tiempo de integración también pueden influir en el costo global de la solución.
Por este motivo, el tipo de motor nunca debe analizarse independientemente de la función que debe desempeñar.
El motor asíncrono: una solución probada para numerosos movimientos
El motor asíncrono, también denominado motor de inducción, es una tecnología ampliamente utilizada en la industria. En una máquina de envasado, esta tecnología puede utilizarse especialmente para movimientos que requieren un funcionamiento robusto y continuo.
El motor asíncrono es especialmente valorado por:
- su diseño robusto;
- su confiabilidad;
- su sencillez;
- su uso habitual en equipos de producción;
- su costo generalmente controlado en aplicaciones que no requieren un posicionamiento de alta precisión.
Desde el punto de vista económico, el motor asíncrono suele ser una solución interesante cuando la aplicación requiere principalmente hacer funcionar un equipo a velocidad constante o con variaciones de velocidad relativamente sencillas.
Su costo de adquisición puede ser inferior al de una solución brushless comparable. Sin embargo, debe considerarse el sistema completo. La incorporación de un variador de frecuencia, por ejemplo, aumenta el costo del equipo, pero permite mejorar el control de la velocidad.
Cuando aparecen requisitos importantes de posicionamiento o sincronización, el uso de sistemas adicionales de control y medición también puede reducir la ventaja económica inicial de esta tecnología.
El motor brushless: precisión y control dinámico
El motor brushless funciona según un principio diferente. Como su nombre indica, no dispone de las escobillas mecánicas utilizadas en un motor de corriente continua convencional.
Esta arquitectura, basada en mayor medida en la electrónica, permite obtener especialmente un control preciso del movimiento y una buena dinámica. En una máquina de envasado, un motor brushless puede resultar interesante cuando el movimiento requiere una gestión precisa de la velocidad, el torque o la posición.
Por lo tanto, puede utilizarse en aplicaciones en las que la rapidez y la precisión son importantes.
Entre sus características de interés se encuentran:
- una buena precisión de control;
- una elevada respuesta dinámica;
- la ausencia de escobillas que deban sustituirse;
- una buena eficiencia energética según la aplicación;
- la capacidad de gestionar variaciones de velocidad.
Como contrapartida, una motorización brushless representa generalmente una inversión inicial superior a la de una motorización asíncrona sencilla. El motor debe funcionar con una electrónica de control adecuada y puede asociarse a un sistema de realimentación de posición que permita un control muy preciso.
Esta diferencia de costo puede, sin embargo, estar justificada cuando la precisión, la dinámica o el control del torque aportan una ventaja real al proceso. Por lo tanto, es necesario comparar el costo adicional de la tecnología con el beneficio que aporta al funcionamiento y al rendimiento de la máquina.
Por ejemplo, nuestra VS 600 también está equipada con un motor brushless para su sistema de roscado. Esta elección de motorización está directamente relacionada con la necesidad de controlar el movimiento de cierre de los envases.
El motor paso a paso: controlar con precisión los desplazamientos
El motor paso a paso funciona según un principio diferente de las dos tecnologías anteriores. Transforma los impulsos eléctricos recibidos en desplazamientos sucesivos. De este modo, el motor puede avanzar por «pasos», lo que permite controlar con precisión su desplazamiento en determinadas aplicaciones.
Esta tecnología resulta especialmente interesante cuando el movimiento debe realizarse de forma secuencial y repetitiva.
El motor paso a paso se valora especialmente por:
- su capacidad para realizar desplazamientos precisos;
- su sencillez de control en determinadas aplicaciones;
- su buena repetibilidad;
- su capacidad para funcionar a baja velocidad con un control adecuado.
En términos de costo, el motor paso a paso puede representar un compromiso interesante para determinados movimientos de posicionamiento. En una configuración sencilla, puede proporcionar un control preciso sin requerir un sistema de realimentación de posición tan elaborado como algunas soluciones brushless.
Sin embargo, esta ventaja depende en gran medida de la aplicación. Cuando aumentan las velocidades, el torque o las necesidades de supervisión, pueden ser necesarios sistemas adicionales. Un motor paso a paso que funcione en lazo cerrado, por ejemplo, requiere realimentación de posición y una electrónica adecuada, lo que incrementa el costo del sistema.
Puede resultar especialmente adecuado para determinados mecanismos de etiquetado o posicionamiento. Como ocurre con las demás tecnologías, su interés depende, sin embargo, del movimiento en cuestión y del diseño de la máquina.
¿Qué diferencias de costo existen entre un motor asíncrono, brushless y paso a paso?
En términos generales, una motorización asíncrona sencilla se encuentra entre las soluciones más económicas cuando se busca un movimiento continuo y relativamente simple.
El motor paso a paso también puede resultar económicamente interesante cuando permite realizar de forma sencilla un movimiento de posicionamiento repetitivo. Sin embargo, su costo puede aumentar cuando la aplicación requiere más potencia, velocidad o un control en lazo cerrado.
El brushless suele requerir una inversión inicial superior debido al motor, su electrónica de control y los equipos necesarios para su gestión.
Por lo tanto, la tecnología más económica en el momento de la compra no es necesariamente la que presenta el menor costo durante toda la vida útil de la máquina.
¿Cómo elegir la motorización adecuada para un proyecto?
Cuando una empresa invierte en una máquina de envasado, no es necesario que elija por sí misma el tipo de motor. Sin embargo, varias preguntas pueden resultar útiles durante el estudio del proyecto.
¿Qué nivel de precisión es necesario?
Algunos movimientos requieren principalmente regularidad, mientras que otros exigen un control más preciso de la posición o la velocidad.
¿Qué dinámica se busca?
La rapidez de los ciclos puede influir en la elección de la tecnología.
¿Cuáles son las limitaciones del producto y del envase?
El motor debe integrarse en una mecánica adaptada al proceso.
¿Qué nivel de inversión es coherente con la necesidad?
Una motorización más sofisticada puede implicar un costo superior sin aportar necesariamente ningún beneficio a una aplicación sencilla. A la inversa, intentar reducir el costo de la motorización puede resultar contraproducente si limita el rendimiento, la precisión o la confiabilidad necesarios para el proceso.
¿Cuál será el costo de operación de la solución?
El consumo energético, el mantenimiento, las piezas de repuesto y los posibles tiempos de parada también forman parte de la ecuación económica.
¿Cómo deberá evolucionar la máquina?
Una futura automatización o la integración en una línea también pueden tenerse en cuenta durante el diseño.
Motorización y automatización del envasado
La elección de los motores adquiere toda su importancia cuando se automatizan varias operaciones.
En una línea completa de envasado, las diferentes estaciones deben funcionar de forma sincronizada: llenado, taponado o roscado, etiquetado y, eventualmente, otras operaciones.
También es el caso de nuestros monobloques de envasado, que agrupan varias operaciones en un mismo equipo.
Por lo tanto, el objetivo no consiste en elegir sistemáticamente el motor más sofisticado o el más económico, sino en diseñar una arquitectura coherente con los movimientos que deben realizarse y con la economía global de la máquina.
Motor asíncrono, brushless o paso a paso: ninguna de estas tecnologías es intrínsecamente mejor que las demás para todas las aplicaciones.
El motor asíncrono se valora por su robustez y puede responder a numerosas necesidades de accionamiento, con un costo especialmente interesante para determinadas aplicaciones sencillas. El brushless ofrece un control dinámico especialmente interesante para determinados movimientos, a cambio de una inversión generalmente superior. Por su parte, el motor paso a paso permite realizar desplazamientos precisos y repetitivos y puede representar una solución económicamente pertinente para determinadas funciones de posicionamiento.
En una máquina de envasado, la elección depende, por lo tanto, ante todo de la función que debe realizarse, del nivel de control requerido, del diseño global del equipo y de la relación entre el costo de la solución y las prestaciones realmente necesarias.
En CDA integramos esta reflexión directamente en el diseño de nuestras máquinas. La elección de la motorización forma parte de un enfoque global que combina mecánica, automatización, electrónica y exigencias relacionadas con el producto y el envase, además de la búsqueda del mejor equilibrio técnico-económico.
¿Tiene un proyecto de llenado, roscado o etiquetado y desea saber qué tecnología de motorización es adecuada? Contacte a nuestros expertos para estudiar la solución de envasado más coherente con sus requerimientos técnicos y económicos.
FAQ: Motorización de las máquinas de envasado
¿Cuál es la diferencia entre un motor asíncrono y un motor brushless?
El motor asíncrono funciona mediante un campo magnético giratorio, mientras que el brushless se basa en una conmutación electrónica. El brushless permite especialmente un control preciso y dinámico del movimiento en las aplicaciones que lo requieren.
¿Por qué utilizar un motor brushless en una máquina de envasado?
El brushless puede resultar interesante cuando la aplicación requiere un control preciso de la velocidad, del torque o del movimiento. Por lo tanto, su costo, generalmente superior al de una motorización asíncrona sencilla, debe evaluarse en función de las prestaciones requeridas.
¿Para qué sirve un motor paso a paso?
Un motor paso a paso permite realizar desplazamientos sucesivos, repetitivos y controlados con precisión. Puede adaptarse a determinados mecanismos que requieren movimientos repetitivos y un posicionamiento preciso.
¿Cuál es el motor más económico?
No existe una única respuesta, ya que el costo depende de la potencia, del sistema de control y de las prestaciones requeridas. Para movimientos sencillos, el motor asíncrono constituye generalmente una solución económica. Un motor paso a paso puede resultar interesante para determinadas funciones de posicionamiento, mientras que una solución brushless suele representar una inversión inicial superior a cambio de posibilidades de control más avanzadas.
¿Se debe comparar únicamente el precio de los motores?
No. El precio del motor representa únicamente una parte del costo de la motorización. También deben considerarse el variador o driver, los posibles sensores y encoders, la automatización, la integración, el consumo energético y las necesidades de mantenimiento.
¿Un motor asíncrono ofrece menos prestaciones que un brushless?
Las dos tecnologías responden a necesidades diferentes. La elección depende principalmente de la función que debe realizarse y de las características requeridas para el movimiento. Una motorización más costosa o sofisticada no aporta necesariamente ningún beneficio cuando una aplicación no necesita sus funcionalidades adicionales.
¿Influye el motor en la precisión de una máquina de envasado?
La motorización puede contribuir a la precisión del movimiento, pero no es el único factor. La mecánica, las transmisiones, los sensores, la automatización y los ajustes también desempeñan un papel importante.
¿Cómo elegir el motor de una máquina de envasado?
La elección se realiza generalmente a partir de la función del movimiento, del nivel de precisión y control requerido, de la velocidad, del torque y del diseño global de la máquina. También debe considerarse el costo global de la solución, que incluye la inversión, la integración, la energía y el mantenimiento.
