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En una bobinadora textil, lo que determina la elección del motor es cómo cambia la carga a medida que crece el rollo. Si el tejido se bobina a velocidad y tensión constantes, cuando el diámetro del rollo se duplica el par en el eje bobinador también se duplica, mientras que la velocidad del eje se reduce a la mitad. Por eso el accionamiento no se elige para un único punto de trabajo, sino para el par en el diámetro máximo y la velocidad en el diámetro mínimo a la vez.
Este artículo trata de las bobinadoras de accionamiento central que enrollan tejido o no tejido sobre un eje. En el bobinado por superficie (contacto con cilindro), el cilindro de arrastre gira a velocidad constante y el diámetro del rollo no afecta directamente al motor; allí la cuestión es distinta.
¿Cómo cambian el par y la velocidad al crecer el rollo?
En el bobinado central se quieren mantener constantes dos magnitudes: la velocidad de línea (el avance del tejido en metros por minuto) y la tensión del tejido. En ese caso:
- Par = tensión × radio del rollo. Al crecer el rollo, el par aumenta en proporción directa al diámetro.
- Velocidad = velocidad de línea ÷ perímetro del rollo. Al crecer el rollo, la velocidad del eje baja en proporción inversa al diámetro.
- Potencia = par × velocidad. Como ambos efectos se compensan, la potencia de bobinado es aproximadamente constante e independiente del diámetro.
El último punto tiene una consecuencia importante: aunque la potencia de bobinado sea constante, el motor debe entregarla en un amplio rango de velocidades. Un motor asíncrono, en cambio, solo alcanza la potencia máxima con la que puede llevar su par nominal a su velocidad nominal. Cuando entrega el mismo par a baja velocidad, su potencia de salida disminuye. Por eso la potencia del motor no se calcula a partir de la necesidad real de potencia del bobinado, sino de la velocidad a la que debe entregar el par del rollo más grande.
Relación de bobinado: el dato de diseño más crítico
La relación entre el diámetro del rollo lleno y el del núcleo vacío (eje o tubo de cartón) se llama relación de bobinado. Esta relación determina directamente la amplitud del rango de velocidad en que trabajará el motor.
| Caso hipotético | Diámetro del núcleo vacío | Diámetro del rollo lleno | Relación de bobinado | Rango de velocidad del motor |
|---|---|---|---|---|
| Tejido fino, rollo pequeño | 100 mm | 300 mm | 1:3 | de la nominal a un tercio |
| Tejido pesado, rollo grande | 150 mm | 900 mm | 1:6 | de la nominal a un sexto |
La tabla es hipotética y solo muestra la lógica de la relación. Si la relación del reductor se elige para que el motor gire cerca de su velocidad nominal al alcanzar la velocidad de línea con el núcleo vacío, al llenarse el rollo el motor trabaja a su velocidad nominal dividida por la relación de bobinado y con el par máximo. Con 1:6, esto supone un trabajo continuo cercano al par pleno a aproximadamente un sexto de la velocidad nominal.
¿Cómo se eligen juntos el motor y el reductor?
La secuencia de selección puede plantearse así:
- A partir de la velocidad de línea y del diámetro del núcleo vacío, obtenga la velocidad máxima del eje bobinador.
- A partir de la tensión y del radio del rollo lleno, obtenga el par máximo en el eje bobinador. El valor de tensión procede del fabricante de la máquina o de los datos de proceso; no debe suponerse.
- Fije la relación del reductor para que la velocidad máxima del eje corresponda aproximadamente a la velocidad nominal del motor.
- Calcule el par del motor dividiendo el par máximo del eje por la relación y el rendimiento del reductor; este valor debe quedar por debajo del par nominal del motor.
- Añada un margen de aceleración: un rollo lleno y pesado necesita par adicional al acelerar desde parado hasta la velocidad de línea.
El par nominal del motor puede leerse en los datos del producto. Por ejemplo, el modelo 100L2-4 de 3 kW y 1450 rpm nominales tiene un par nominal de 19,8 Nm, el 112M-4 de 4 kW 26,3 Nm y el 132S-4 de 5,5 kW 36 Nm. La tabla de par completa está en nuestro artículo tabla de par del motor eléctrico.
Para relaciones de bobinado más amplias también puede considerarse un motor de 6 polos. Por ejemplo, el modelo 132S-6 de 3 kW entrega 29,6 Nm a 968 rpm nominales; frente al modelo de 4 polos de igual potencia ofrece más par y una velocidad inicial más baja, pero su carcasa es mayor (132S).
Puede comparar los modelos de la serie estándar y los precios actuales en la página comprar motores eléctricos.
Trabajo a baja velocidad con variador y refrigeración
En las bobinadoras centrales, la variación de velocidad la proporciona casi siempre un variador de frecuencia. Las series trifásicas de HEM Motor son aptas para el control de velocidad con variador de frecuencia; según la regla general de la pregunta sobre el variador, si el motor va a trabajar mucho tiempo a baja velocidad con par pleno puede necesitar un ventilador externo, si el cable variador-motor es largo se valora un filtro dv/dt o senoidal, y estas condiciones se indican en el pedido.
La bobinadora es precisamente una de las aplicaciones en las que se da esa condición de "mucho tiempo con par alto a baja velocidad". A medida que el rollo se acerca a lleno, el motor se ralentiza pero su par aumenta; el ventilador de refrigeración montado en su propio eje sopla menos aire al bajar la velocidad. En una máquina con relación de bobinado alta y mucho tiempo con el rollo lleno, hable sin falta en el pedido de la opción de ventilador externo. La acumulación de pelusa y fibras en el ambiente textil debilita además la refrigeración; mantener limpia la tapa del ventilador debe formar parte del plan de mantenimiento.
