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Al sustituir el motor de una extrusora de plástico, el primer valor que hay que mirar no es la potencia, sino el par que exige el husillo. El husillo de una extrusora es una carga de par constante que necesita aproximadamente el mismo par aunque baje la velocidad; por eso, el motor nuevo debe poder entregar de forma continua el par necesario a la velocidad de husillo más baja y más alta a la que trabaja la máquina, y poder refrigerarse en ese rango junto con el variador. Al sustituir un motor de corriente continua antiguo por un motor asíncrono trifásico y un variador de frecuencia, estas dos condiciones son más importantes que igualar la potencia de placa.
¿Qué exige al motor el husillo de una extrusora?
En una extrusora, el husillo hace avanzar la granza por un cilindro calentado, la comprime y empuja el fundido hacia la boquilla. La fricción en la superficie del husillo y la resistencia del fundido generan una necesidad de par en gran medida independiente de la velocidad. A grandes rasgos: cuando el husillo gira a media velocidad, el par necesario se mantiene más o menos igual, mientras que la potencia consumida se reduce a la mitad. Esto es totalmente distinto de bombas y ventiladores, cuya carga disminuye rápidamente con la velocidad.
Los principales factores que modifican la necesidad de par son:
- Material y viscosidad del fundido: Distintos polímeros en la misma máquina requieren distinto par. Si la temperatura del cilindro se mantiene baja, el fundido se espesa y el par aumenta.
- Resistencia de la boquilla y del filtro: Un paquete de mallas que empieza a obstruirse eleva la contrapresión y, con ello, el par.
- Arranque en frío: Si el husillo gira antes de que el cilindro se haya calentado lo suficiente, el par sube mucho. Es un error de proceso; aumentar el motor no es la solución.
Comparación de par antes de la sustitución
El par nominal en el eje del motor se calcula a partir de la potencia y la velocidad: par (Nm) ≈ 9550 × potencia (kW) / velocidad (rpm). Obtenga este valor de la placa del motor antiguo y compárelo con el par nominal del motor nuevo. Dos motores de la misma potencia pero distinta velocidad tienen distinto par; en una extrusora, lo que hay que comparar es el par.
Al pasar de un motor de corriente continua a uno de alterna
En la placa de los motores de corriente continua, habituales en extrusoras antiguas, suele figurar una «velocidad base»; el motor trabaja a par constante hasta esa velocidad. La velocidad base del motor de continua puede diferir de la velocidad nominal de un motor asíncrono de 4 polos. En este caso hay dos caminos:
- Si se busca la misma velocidad de eje: El par nominal del motor nuevo no debe ser inferior al par del motor antiguo a la velocidad base. Se mantiene la velocidad a la entrada del reductor.
- Si la velocidad es distinta: Se conserva la velocidad del husillo adaptando la relación de poleas o la entrada del reductor; en este caso, el par necesario en el eje también se recalcula con la relación.
Los motores de corriente continua se fabrican a menudo con bridas y ejes de medidas especiales. Como la unión de un motor asíncrono con carcasa IEC puede ser distinta, puede ser necesario adaptar la base, el acoplamiento o la polea. Para las medidas, consulte los planos técnicos 2D por carcasa; las formas de montaje se ofrecen según la carcasa y el tamaño de la brida se confirma en el pedido.
Compatibilidad con el variador: rango de velocidad y refrigeración
Como la velocidad del husillo se ajusta al proceso, el motor asíncrono de una extrusora casi siempre trabaja con variador de frecuencia. Las series trifásicas de HEM Motor son aptas para el control de velocidad con variador de frecuencia; en funcionamiento prolongado a baja velocidad con par completo puede ser necesario un ventilador externo y, si el cable entre el variador y el motor es largo, se valora un filtro dv/dt o senoidal. Estas condiciones deben indicarse en el pedido. Para información general, consulte la pregunta sobre el uso con variador.
- Por debajo de 50 Hz: El motor puede dar su par nominal, pero la refrigeración disminuye porque el ventilador montado en el eje también se ralentiza. Si la extrusora trabaja mucho tiempo a baja velocidad de husillo y par alto, por eso se calienta el motor; un ventilador externo (independiente) cubre esta necesidad.
- Por encima de 50 Hz: Como la tensión se mantiene constante, el motor entra en la zona de debilitamiento de campo; la potencia se mantiene aproximadamente constante mientras el par disponible baja. Con la carga de par constante de una extrusora, subir la frecuencia para aumentar la velocidad del husillo puede provocar falta de par.
- Precisión de control: La estabilidad de velocidad y la respuesta a los cambios de carga dependen del tipo y del ajuste del variador. Si la precisión exigida por la línea es alta, elija el variador junto con su proveedor; el motor estándar no determina por sí solo ese rendimiento.
En la primera puesta en marcha con el variador, hay que introducir correctamente en él los valores de placa (tensión, corriente, velocidad, frecuencia). Para los pasos de puesta en marcha, consulte nuestro artículo de comprobación del primer arranque.
Lado del reductor y del acoplamiento
El reductor de una extrusora tiene un rodamiento axial que soporta la fuerza axial que el husillo genera hacia atrás. Esta fuerza no se transmite al motor, pero la velocidad de entrada y la capacidad de par del reductor deben ser compatibles con el motor. Si el motor se une al reductor con correa y polea, la relación de poleas determina la velocidad del husillo; si se une directamente con acoplamiento, se comprueban la altura de eje y la alineación. El par del motor nuevo no debe superar el límite de par de entrada del reductor; si se va a aumentar la potencia, se examinan aparte los datos del reductor.
