Seleccionar el motor adecuado para un laminador es una decisión de ingeniería crítica. El motor de accionamiento es el corazón del molino., y su poder impacta directamente en la eficiencia de la producción, consumo de energía, costos operativos, y la calidad final del producto laminado. Un motor de tamaño insuficiente no podrá manejar la carga, provocando paradas y pérdidas de producción, mientras que un motor de gran tamaño genera gastos de capital innecesarios y una menor eficiencia energética. Esta guía proporciona una descripción general completa de los métodos básicos y consideraciones clave para elegir la potencia del motor adecuada para las operaciones de su laminador..
1. Comprender las características de carga del molino
El primer paso en la selección del motor es analizar el perfil de carga del laminador específico.. Los procesos de laminación varían ampliamente, Y también lo hacen sus exigencias sobre el sistema de propulsión.. Generalmente podemos clasificarlos en tres categorías principales..
Categoría A: Molinos con cargas estables o predecibles
Estos laminadores experimentan una carga relativamente constante durante el proceso de laminación., o la carga cambia de forma predecible, manera no drástica. Los ejemplos incluyen las cajas de acabado de un laminador de bandas en caliente o un laminador en tándem de laminación en frío que funciona a una velocidad constante..
- ✔Elección del motor: CA asíncrono (inducción) Los motores son la opción más común y rentable para estas aplicaciones.. Para plantas muy grandes donde la corrección del factor de potencia es una preocupación, Se pueden emplear motores síncronos de CA..
- ✔Justificación de la selección: La carga estable permite que el motor funcione eficientemente cerca de su potencia nominal.. El proceso de selección es sencillo., basado principalmente en el cálculo de la potencia en estado estacionario requerida para rodar.
Categoría B: Molinos con alta, Cargas máximas intermitentes
Esta categoría incluye molinos como molinos de perfiles o molinos de placas., donde una pieza de trabajo pesada entra en los rollos, creando un repentino, carga masiva (una carga máxima o de impacto), seguido de un período de inactividad antes del siguiente pase. Dimensionar un motor para manejar esta carga máxima directamente daría como resultado un motor muy grande e ineficiente que se subutiliza la mayor parte del tiempo..
La solución del volante: Para gestionar estos picos, a volante A menudo se instala en el tren de transmisión..
• Durante el tiempo de inactividad: El motor acelera el enorme volante., almacenar energía cinética.
• Durante el rodaje (Carga máxima): Cuando la pieza de trabajo ingresa al molino, la inmensa carga hace que el sistema de accionamiento se ralentice ligeramente. El volante libera su energía cinética almacenada., ayudar al motor a superar la carga máxima.
Este sistema “afeita” eficazmente los picos de carga, permitiendo una mucho menor, Se utilizará un motor más eficiente., ya que sólo necesita soportar la carga promedio.
Categoría C: Molinos que requieren inversión y amplio control de velocidad
Molinos reversibles, como molinos en flor, molinos de planchones, o molinos Steckel, requieren que el motor de accionamiento acelere rápidamente, decelerar, y cambiar de dirección. También necesitan un control preciso de la velocidad en un amplio rango..
- ✔Elección del motor: Tradicionalmente, corriente continua (Corriente continua) Los motores han sido el estándar para estas aplicaciones debido a sus excelentes características de control de par y velocidad.. Sin embargo, Motores de CA modernos combinados con variadores de frecuencia avanzados. (VFD) son ahora una alternativa viable y cada vez más popular.
- ✔Justificación de la selección: La capacidad del motor debe seleccionarse no sólo para la carga rodante sino también para las importantes cargas dinámicas requeridas para la aceleración y desaceleración de las enormes piezas giratorias.. La capacidad térmica del motor. (capacidad de disipar el calor) durante los frecuentes ciclos de arranque y parada es una consideración crucial.
2. Parámetros básicos para el cálculo de la potencia del motor
Independientemente del tipo de molino, El cálculo fundamental de la potencia del motor gira en torno a determinar el par y la velocidad necesarios en el soporte de laminación.. La fórmula básica para el poder es:
Fuerza (PAG) = par (METRO) × Velocidad angular (Vaya)
Para encontrar la potencia requerida, necesitas calcular el par de rodadura, que depende de varios factores:
- ✔Fuerza rodante: La fuerza vertical ejercida por los rodillos sobre el material.. Está influenciado por la resistencia del material a la temperatura de laminación., la cantidad de reducción de espesor, Fricción entre el rodillo y el material., y el ancho del material.
- ✔Brazo de palanca: La distancia efectiva desde el centro del rodillo a la que actúa la fuerza de balanceo para crear torsión.. Es una fracción de la longitud de contacto entre el rollo y el material..
- ✔Pérdidas por fricción: También se consume energía para superar la fricción en las cajas de cambios del sistema de transmisión., husillos, y rodamientos de cuello giratorio. Estas pérdidas deben sumarse a la potencia requerida para la deformación..
- ✔Velocidad de rodadura: La velocidad de rotación de los rodillos., que determina la tasa de producción.
3. Ejemplo de cálculo simplificado
Veamos un ejemplo simplificado para ilustrar el proceso de una sola pasada en un laminador en caliente.. Tenga en cuenta que los cálculos del mundo real implican modelos y software más complejos..
Parámetros de entrada
| Parámetro | Valor | Descripción |
|---|---|---|
| Material | Acero bajo en carbono | El material que se está enrollando. |
| Espesor inicial (h1) | 30 mm | Espesor antes del pase. |
| Espesor final (h2) | 22 mm | Espesor después del pase.. |
| Ancho de losa (w) | 1200 mm | Ancho del material. |
| Diámetro del rollo de trabajo (D) | 800 mm | Diámetro de los rollos. |
| Velocidad de rodadura (v) | 3 EM | Velocidad de salida del material.. |
| promedio. Resistencia de los materiales (k) | 150 MPa | Resistencia media a la deformación. |
Pasos de cálculo
- Calcular la longitud del contacto (l):
L=sqrt( (D/2) * (h1-h2) ) = raíz cuadrada( 400 * (30 – 22) ) = raíz cuadrada(3200) ≈ 56.6 mm - Estimar la fuerza de rodadura (F):
F = k * w * l = 150 N/mm² * 1200 mm * 56.6 milímetros ≈ 10,188,000 Ni 10,188 kN - Estimar el par de rodadura (METRO): (Suponiendo que el brazo de palanca sea ~0,5 * l)
METRO = F * (0.5 * l) = 10,188,000 norte * (0.5 * 0.0566 metro) ≈ 288,272 Nm por rollo. Torque total para dos rollos = 576,544 Nuevo Méjico. - Calcular la velocidad angular (Vaya):
ω = v / (D/2) = 3 EM / 0.4 metro = 7.5 rad/s - Calcular la potencia rodante neta (P_net):
P_net = Par total * ω = 576,544 Nuevo Méjico * 7.5 rad/s ≈ 4,324,080 W o 4,324 KW. - Calcular la potencia bruta del motor (P_motor):
Suponiendo que la eficiencia del tren motriz sea de 85%, P_motor = P_red / 0.85 = 4324 KW / 0.85 ≈ 5,087 KW.
Basado en este cálculo, seleccionaría un motor estándar con una clasificación justo por encima de este valor, Por ejemplo, a 5,500 KW motor, para proporcionar un margen operativo seguro.
4. Comparación de sistemas de propulsión: aire acondicionado frente a. Motores CC
La elección entre un sistema de accionamiento de CA y de CC es importante, cada uno tiene su propio conjunto de ventajas.
| Característica | Motor de CA (con variador de frecuencia) | Motor CC |
|---|---|---|
| Mantenimiento | Más bajo. Sin escobillas ni conmutadores para reparar. Construcción más robusta. | Más alto. Se requieren inspecciones periódicas y reemplazo de las escobillas de carbón y del desnatador del conmutador.. |
| Costo inicial | el motor es mas barato, pero el VFD de alta potencia puede ser costoso. El costo general suele ser competitivo. | El motor es más caro y complejo de fabricar.. el disco (rectificador) es mas simple. |
| Controlar el rendimiento | Excelente con VFD de control vectorial modernos, igualar o superar el rendimiento de CC. | Control de par inherentemente excelente y amplio rango de velocidades., el punto de referencia histórico para el desempeño. |
| Tamaño & Peso | Más compacto y ligero para la misma potencia. | Más grande y pesado debido al conmutador y al engranaje de escobillas.. |
| Entorno operativo | Más adecuado para condiciones duras, polvoriento, o entornos explosivos debido a su diseño cerrado. | Las chispas del cepillo pueden ser un peligro en ciertos ambientes. Más susceptible a la contaminación. |
Al final, La selección adecuada de un motor de laminador no es una tarea única para todos.. Requiere un análisis detallado del calendario móvil., propiedades de los materiales, y los requisitos dinámicos del molino específico. Considerando cuidadosamente las características de la carga y realizando cálculos de potencia precisos., usted puede asegurar la selección de un sistema de propulsión que sea potente, confiable, y económicamente eficiente para años de servicio productivo.
