Los fallos inesperados de los servomotores provocan paradas de producción, daños en la maquinaria y reparaciones costosas. Conocer las causas ayuda a evitar averías y a prolongar la vida útil del motor. Esto es lo que hay que tener en cuenta.
Los fallos de los servomotores suelen deberse a problemas evitables, como la contaminación, el sobrecalentamiento, los daños en los cables y el desgaste de los rodamientos. Identificarlos a tiempo puede reducir el tiempo de inactividad, los costes de reparación y la pérdida de rendimiento.
Explore estos 12 puntos críticos de fallo para proteger su sistema.
Contaminación
La contaminación es una de las causas más comunes e infravaloradas de servomotor avería. Se refiere a la intrusión de sustancias extrañas -como polvo, aceite, refrigerante, virutas de metal o humedad- en la carcasa del motor.
Cuando los contaminantes penetran en las juntas del motor:
Los rodamientos pierden lubricación y se desgastan más rápido.
La resistencia de aislamiento de los bobinados disminuye, lo que aumenta el riesgo de cortocircuitos.
Los codificadores se ensucian, lo que provoca errores de realimentación o fallos de comunicación.
Este tipo de daño es especialmente común en entornos con un sellado deficiente o cuando el motor funciona cerca de sistemas de pulverización de refrigerante CNC o de aire no filtrado. Incluso los servomotores de alta calidad son vulnerables a la penetración si se ignoran las clasificaciones IP durante la configuración.
Las medidas preventivas incluyen el uso de motores sellados con clasificación IP, prensaestopas adecuados e inspecciones periódicas de la integridad de las carcasas.
Fallo del rodamiento
Los rodamientos son esenciales para un movimiento suave del rotor, y cuando fallan, todo el servomotor se resiente. El fallo de los rodamientos suele deberse a:
Desalineación
Sobrecarga
Contaminación
Lubricación insuficiente o incorrecta
A medida que los rodamientos se degradan, los síntomas incluyen un aumento de las vibraciones, sobrecalentamiento, ruido y comportamiento errático del motor. Con el tiempo, los rodamientos averiados pueden provocar el bamboleo del eje, daños en el codificador y colisiones internas entre el rotor y el estator.
En aplicaciones de alta velocidad, incluso las imperfecciones microscópicas pueden acelerar el desgaste de los rodamientos. El análisis de vibraciones y la monitorización térmica son herramientas eficaces de mantenimiento predictivo para detectar a tiempo los problemas en los rodamientos.
Utilice rodamientos blindados de alta calidad y siga el programa de lubricación del fabricante del motor para reducir este riesgo de avería.
Avería de frenos
Algunos servomotores están equipados con frenos electromagnéticos incorporados para mantener la posición durante condiciones de apagado. Con el tiempo, estos frenos pueden fallar debido a:
Carga mecánica excesiva
Bobina quemada
Fatiga primaveral
Contaminación por polvo o aceite
Un fallo de los frenos puede provocar desviaciones, caídas de la carga o incapacidad para detenerse en la posición deseada. Esto es especialmente crítico en aplicaciones de eje vertical, como mesas elevadoras o brazos robóticos.
La selección adecuada de los frenos en función de los requisitos de par, los ajustes rutinarios de la holgura de los frenos y el cumplimiento de las especificaciones de tensión minimizarán este problema. En entornos con partículas o neblina de aceite, asegúrese de que los frenos estén cerrados o protegidos.
Bobinados defectuosos
Los devanados de un servomotor son los responsables de crear los campos electromagnéticos que impulsan el movimiento. Los daños en estos devanados -debidos a fallos de aislamiento, estrés térmico o sobretensiones eléctricas- pueden provocar:
Cortocircuitos
Fallo a tierra
Pérdida de par o de respuesta
La rotura del aislamiento suele ser el resultado de sobrecalentamiento, picos de tensión o contaminación. Una vez comprometidos, los devanados pueden arquearse internamente, provocando un fallo catastrófico.
Para evitarlo, es necesario contar con una protección adecuada contra sobrecargas, utilizar cables aptos para VFD y hacer funcionar los motores dentro de los límites térmicos y de tensión especificados. Las pruebas de resistencia y de resistencia del aislamiento durante las comprobaciones de mantenimiento pueden ayudar a detectar el deterioro del bobinado a tiempo.
Fallo del cable
Los cables transportan las señales de alimentación y realimentación entre el servoaccionamiento y el motor. Pueden producirse fallos debido a:
Cables pinzados o doblados
Conectores sueltos
EMI (interferencias electromagnéticas)
Ruptura del blindaje
Desgaste del aislamiento
Un fallo en el cable puede provocar errores de posición, pérdida de señal o incluso la parada completa del motor. En aplicaciones que implican flexiones o movimientos frecuentes, un tendido incorrecto de los cables o cables de baja calidad pueden reducir considerablemente la fiabilidad del sistema.
Utilice cables aptos para una flexión continua (por ejemplo, aptos para cadenas de arrastre), mantenga siempre una conexión a tierra y un apantallamiento adecuados, e inspeccione periódicamente los conectores para comprobar si están flojos o corroídos.
Sobrecalentamiento
El sobrecalentamiento es una de las principales causas de mortalidad prematura. servomotor fracaso. Las causas incluyen:
Carga excesiva
Mala ventilación
Ventiladores de refrigeración bloqueados
Temperatura ambiente superior a los límites de diseño
El calor degrada el aislamiento, reduce la vida útil de la lubricación y altera las propiedades magnéticas. También puede provocar dilataciones térmicas que provoquen desalineaciones internas o fricciones.
Para evitar el sobrecalentamiento:
Supervise la temperatura mediante sensores integrados o sensores térmicos externos.
Asegúrese de que el flujo de aire no esté restringido en los paneles cerrados.
Utilice aire forzado o refrigeración líquida para sistemas de alta demanda.
Los ajustes del accionamiento, como el arranque y parada suaves, también pueden ayudar a reducir los picos térmicos repentinos.
Desmagnetización de imanes permanentes
Los servomotores dependen de imanes permanentes para un control preciso. Estos imanes pueden debilitarse o desmagnetizarse debido a:
Sobrecalentamiento prolongado
Sobretensiones eléctricas
Choque físico
Exposición a campos magnéticos externos intensos
La desmagnetización reduce la salida de par y la precisión del sistema y, en casos graves, el motor puede no arrancar o mantener la posición.
Mantener los límites térmicos y evitar cortocircuitos es fundamental para preservar la integridad de los imanes. Una vez que los imanes se desmagnetizan, la sustitución del rotor suele ser el único remedio, por lo que este es uno de los tipos de fallo más costosos.
Descarga electrostática (ESD)
Las descargas electrostáticas pueden dañar componentes delicados del motor, como codificadores, sensores internos y placas de circuito impreso. La descarga electrostática se produce cuando la carga acumulada -a menudo procedente de la manipulación humana, herramientas o equipos cercanos sin conexión a tierra- se transfiere repentinamente a los circuitos del motor.
Esto es especialmente peligroso durante la instalación, el mantenimiento o el transporte del motor.
Las mejores prácticas incluyen:
Puesta a tierra del personal y las herramientas antes de manipularlas
Utilizar embalajes y alfombrillas antiestáticas
Asegurarse de que la carcasa del motor y el apantallamiento del cable están correctamente unidos.
Los fallos relacionados con las ESD suelen ser difíciles de diagnosticar después de los daños, por lo que la prevención es fundamental.
Vibración
Una vibración excesiva o prolongada puede degradar los rodamientos, aflojar las fijaciones y desalinear los componentes internos. La vibración es a la vez síntoma y causa de servomotor fracaso.
Fuentes comunes de vibración:
Cargas desequilibradas
Acoplamientos desalineados
Rodamientos desgastados
Montaje suelto
Los síntomas incluyen movimientos erráticos, errores del codificador y ruido mecánico. Si no se controlan, las vibraciones también pueden provocar grietas por fatiga en la carcasa o la rotura de componentes frágiles como los sensores Hall o los mecanismos de freno.
Las comprobaciones rutinarias de alineación, el equilibrado de los componentes giratorios y el uso de amortiguadores de vibraciones pueden prolongar la vida útil del motor.
Fatiga de componentes electrónicos
Dentro de cada servomotor hay una red de componentes electrónicos sensibles: placas de circuito impreso, transistores de potencia y procesadores de realimentación. Estos componentes se degradan con el tiempo debido a:
Ciclos de temperatura
Sobrecorriente
Ruido eléctrico
Picos de tensión
A medida que los condensadores se secan o las soldaduras se fatigan, el motor puede presentar fallos intermitentes, pérdida de control del par o pérdida total del accionamiento.
Utilizar protección contra sobretensiones, garantizar una conexión a tierra adecuada y mantener la temperatura ambiente dentro de los límites de diseño protegerá la longevidad de los componentes electrónicos. Los servoaccionamientos de alta calidad también incluyen un sistema de autodiagnóstico para detectar los fallos en una fase temprana.
Averías y fallos mecánicos
Además de los rodamientos y los frenos, otros fallos mecánicos pueden afectar a servomotores:
Daños en el eje por acoplamiento incorrecto o cargas de choque
La carcasa se agrieta por la tensión de montaje
Desalineación o desgaste de la caja de cambios
Suelen deberse a malas prácticas de instalación, dimensionamiento incorrecto de la carga o impactos imprevistos durante el funcionamiento de la máquina. Los síntomas de fallo incluyen ruidos anormales, vibraciones, calor o incapacidad para mantener una posición precisa.
Seguir las especificaciones de par de apriete durante la instalación, evitar los golpes de martillo y realizar inspecciones mecánicas periódicas ayuda a prevenir estos problemas.
Pérdida de parámetros o problema de configuración
Los servomotores dependen del ajuste exacto de los parámetros para funcionar correctamente: tipo de realimentación, constantes del motor, valores límite, resolución del encoder, etc. La pérdida de estos parámetros debido a:
Fallo de alimentación
Agotamiento de la batería (en accionamientos con codificadores)
Configuración incorrecta
Errores de firmware
-pueden inutilizar el sistema o provocar un comportamiento impredecible.
Para mitigarlo:
Parámetros de copia de seguridad tras la puesta en marcha inicial
Utilizar unidades con memoria no volátil
Documentar claramente los procedimientos de configuración
En algunos casos, basta con volver a cargar el perfil correcto para restablecer el funcionamiento normal, siempre que no se hayan producido daños físicos.
Resumen
Comprender y prevenir los fallos de los servomotores garantiza un funcionamiento más fluido, una mayor vida útil de los equipos y menos paradas inesperadas.Para más información, póngase en contacto con [email protected]
