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En un torno de madera no basta una sola velocidad fija: un bloque grande para cuenco debe girar despacio, mientras que un trabajo fino de bolígrafo o husillo debe girar rápido. Este amplio rango de velocidades se obtenía antes con poleas escalonadas y hoy se consigue sobre todo con un variador de frecuencia. Un motor asíncrono trifásico estándar puede hacer este trabajo con un variador; pero conviene conocer de antemano cuestiones como la menor refrigeración a baja velocidad, la caída del par por encima de 50 Hz y la elección correcta de la conexión del motor cuando el variador se alimenta desde una red monofásica.
¿Por qué varía tanto la velocidad en un torno de madera?
Lo decisivo al tornear es la velocidad superficial en el perímetro de la pieza; determina a qué velocidad llega la madera a la gubia. La velocidad superficial aumenta con el diámetro de la pieza y con las revoluciones. Para mantener la misma velocidad superficial, las revoluciones deben bajar a medida que crece el diámetro: una pieza de diámetro diez veces mayor se hace girar a una décima parte de las revoluciones para la misma velocidad superficial.
La seguridad y el equilibrio también limitan la velocidad. Un bloque desequilibrado, con corteza o agrietado se empieza a baja velocidad en la fase de desbaste; la velocidad se aumenta a medida que la pieza se redondea. Las fases de lijado y acabado suelen requerir más velocidad. Como resultado, en un mismo torno se usa un amplio rango de velocidades, desde el desbaste lento hasta el trabajo fino rápido. Los valores exactos de este rango dependen del fabricante del torno y de la pieza; aquí explicamos el principio general.
De las poleas escalonadas al variador de frecuencia
En los tornos de madera antiguos, el motor gira a velocidad fija y la velocidad se cambia con poleas escalonadas. En esta disposición, el motor trabaja a plena velocidad en cada escalón; en el escalón bajo, la relación de poleas aumenta el par. El inconveniente es que, para cambiar de velocidad, hay que parar la máquina y pasar la correa a otra garganta, y la velocidad queda limitada a unos pocos valores fijos.
Con un variador de frecuencia, la velocidad del motor se ajusta sin escalones cambiando la frecuencia de alimentación. El variador ofrece además arranque suave, tiempo de parada ajustable y la posibilidad de invertir el sentido de giro. Pero hay una diferencia importante: si la relación de poleas no cambia, la baja velocidad se obtiene bajando la propia velocidad del motor y el par que llega al husillo no aumenta como en un escalón de polea. Por eso muchos tornos conservan una polea de dos escalones junto con el variador: el escalón bajo para piezas grandes y el alto para trabajos finos.
La declaración general de HEM Motor en su sitio es: nuestras series trifásicas son aptas para el control de velocidad con variador de frecuencia; para un funcionamiento prolongado a baja velocidad con par pleno puede ser necesaria una ventilación forzada, y si el cable entre variador y motor es largo se valora un filtro dv/dt o senoidal; estas condiciones se indican en el pedido. Los detalles están en la pregunta sobre el uso con variador de frecuencia.
Baja velocidad, por encima de 50 Hz y par
Un motor asíncrono alimentado por variador se comporta de forma distinta en dos zonas:
- Por debajo de 50 Hz: el variador baja la tensión junto con la frecuencia; en principio el motor puede dar su par nominal, mientras su potencia disminuye en proporción a la velocidad. Por ejemplo, el par nominal del modelo 90L-4 de 1,5 kW es de 9,91 Nm; si este par se mantiene a media velocidad, la potencia entregada al eje baja aproximadamente a la mitad.
- Por encima de 50 Hz: la tensión ya no puede subir por encima del valor de red; el motor trabaja a potencia aproximadamente constante y el par baja al aumentar la velocidad. Además, los rodamientos, el ventilador y el equilibrado del rotor tienen límites mecánicos. Si se piensa trabajar por encima de la frecuencia nominal, debe indicarse aparte en el pedido y valorarse.
Refrigeración a baja velocidad
El ventilador de refrigeración de un motor estándar va unido al eje del motor; al bajar la velocidad, también disminuye el aire que impulsa. Trabajar durante mucho tiempo un gran bloque para cuenco a baja velocidad y alto par puede, por tanto, calentar el motor más de lo normal. Los periodos cortos a baja velocidad no suelen ser un problema; para trabajos largos y pesados se valora una ventilación forzada. Para quien quiera vigilar la temperatura del bobinado, el sensor PTC o PT100 es una opción que puede elegirse en la fase de pedido.
En aplicaciones de torno no debe esperarse un control de par preciso ni un comportamiento de tipo servo; el motor asíncrono estándar y el variador se usan para ajustar la velocidad sin escalones. Puede consultar los modelos adecuados de HEM Motor y los precios actuales en la página comprar motores eléctricos.
Motor trifásico en red monofásica mediante variador
Una situación frecuente en los talleres es disponer solo de alimentación monofásica de 230 V. En ese caso se usa un variador con entrada monofásica de 230 V y salida trifásica de 230 V. En el lado del motor, el punto a vigilar es la conexión:
- Un motor con placa de 230/400 V (Δ/Y) se conecta en triángulo (Δ) a un variador con salida trifásica de 230 V. Si se deja en estrella, el motor recibe una tensión baja y su par cae de forma notable.
- Los motores con placa de 400/690 V (Δ/Y) no funcionan correctamente con un variador de salida 230 V; necesitan una salida trifásica de 400 V. En la serie de HEM Motor, los modelos de 3 kW o menos llevan placa de 230/400 V y los de 4 kW o más, placa de 400/690 V.
- La potencia del variador no debe elegirse por debajo de la potencia del motor ni de los límites de corriente de entrada monofásica; se aplican los valores del fabricante del variador.
Usar directamente un motor monofásico también es una opción; la serie monofásica de HEM Motor abarca de 0,18 a 5,5 kW. Sin embargo, con un motor monofásico no hay ajuste continuo de velocidad; la velocidad se sigue cambiando con las poleas.
