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Motor paso a paso: cuándo y por qué utilizarlo

A la hora de desarrollar un proyecto de electromecánica, la elección del tipo de motor suele ser uno de los aspectos más críticos para cualquier Project Manager.  En función del  movimiento mecánico necesario, existen diferentes soluciones que van desde los motores universales a los motores paso a paso y servomotores (soluciones para aplicaciones más complejas). ¿Sabes cuándo es suficiente aplicar un motor universal? ¿Conoces en qué situaciones debes optar por un motor paso a paso? Empecemos por el principio.

 

¿Qué motores eléctricos puedo utilizar?

A la hora de diseñar el actuador eléctrico de un proyecto, es necesario conocer muy bien los diferentes tipos de motores eléctricos pequeños y sus características. A raíz de ese estudio,  encontraremos el que mejor se adapte a cada necesidad. Estas son las diferentes variedades:

 

Motores universales

Se suelen utilizar en máquinas que requieren bastante velocidad con cargas de potencia débiles (pequeños electrodomésticos, por ejemplo). Son útiles para aplicaciones muy simples que no requieren de un uso continuo, ya que su diseño no soporta grandes periodos de actividad. Además, como punto negativo, destacan por generar más ruidos.

 

Motor de corriente alterna (AC)

La opción más extendida y económica. Distinguimos entre:

  • Motores monofásicos: Se alimentan con corriente monofásica 230v. Se utilizan cuando se necesitan potencias pequeñas (menores de 3KW). Como principal desventaja carecen de arrancador. Existen dos opciones:
  1. Síncronos: Funcionan con una velocidad siempre fija aunque varíe la carga. Son útiles en aplicaciones donde se necesita mantener una velocidad exacta, como es el caso de un temporizador.
  2. Asíncronos: Sufren pequeñas variaciones de velocidad si aumenta el par.
  • Motores trifásicos: Estos motores se alimentan con corriente trifásica 430v. Este tipo de corriente es más usada en el ámbito industrial. Se diferencian de los monofásicos en que se pueden poner en marcha sin arrancador.

Motor Corriente AC, Voltaje 230.00V, R.P.M. 500rpm

 

Motor de corriente continua (DC)

Tienden a sufrir un mayor desgaste que los de corriente alterna; pero permiten un mayor control sobre la velocidad, ya que puede ajustarse aplicando una resistencia variable en el inductor. Además, permiten cambiar el sentido de rotación invirtiendo la polaridad.

Aquí podemos encontrar motores con escobillas o motores sin escobillas (brushless). Los segundos son más interesantes, ya que evitan el desgaste y la vibración generada por las bobinas del motor.

Así, los motores de corriente continua podrían encontrarse en mecanismos de máquinas extractoras o en cerraduras inteligentes, por citar algunas aplicaciones concretas y muy extendidas.

Motor Corriente DC, Voltaje 6.00V, R.P.M. 3000rpm

 

Motor paso a paso: mayor precisión para cada desplazamiento

Al utilizar motores de corriente continua, uno de los principales problemas es la falta de precisión en el arranque y parada del motor. Para hacer frente a este problema, existen motores con excitación independiente. Hablamos del motor paso a paso, cuya alimentación del inductor se realiza a partir de una fuente de alimentación externa. Así, para variar su velocidad basta con modificar y controlar la corriente de excitación.

Estos dispositivos electromagnéticos, incrementales o rotativos, convierten pulsos digitales en movimiento de rotación mecánica.

La proporción de la rotación es proporcional al número de pulsos generados; mientras que la velocidad de rotación se relaciona con la frecuencia de esos pulsos. Los impulsos, en definitiva, se definen por un ángulo predeterminado que es alimentado por un dispositivo programable.

Esta solución es idónea siempre y cuando la inercia del sistema sea reducida, es decir, el tiempo de aceleración y deceleración no sea largo.

A grosso modo el motor paso a paso se aplica en soluciones donde la precisión de los desplazamientos tiene gran importancia: cabezales de discos duros, impresoras, pequeña tecnología sanitaria, etc.

Ejemplo motor paso a paso

 

Ventajas de los motores paso a paso:

  • Mayor exactitud en la posición y repetición de los movimientos.
  • Error de paso inferior al 5%.
  • Perfecta respuesta en arranque y parada.
  • Confiable y duradero, ya que no existe contacto de escobillas.
  • Ángulo de rotación proporcional a los pulsos de entrada.
  • Gran rango de velocidades de rotación, ya que responde a la frecuencia de pulsos de entrada digitales.

 

Servomotores: la evolución del motor paso a paso

Se trata de motores paso a paso con una electrónica de control integrada. De esta forma, estos motores permiten el control de la posición y del movimiento, pudiendo controlar un giro con los grados exactos.

Actualmente no son muy usados a nivel industrial por su elevado precio; aunque poco a poco empiezan a comercializarse. Entre sus usos más habituales encontramos el aeromodelismo y la robótica.

Servomotor

Entre las ventajas de los servomotores encontramos:

  • Ahorro de tiempo en fase de elaboración de proyectos, pudiendo realizar modificaciones sin costos adicionales.
  • Máxima precisión.
  • Elevada torsión.
  • Tamaño y costo de mantenimiento reducidos.
  • Carga ligera.
  • Curva de velocidad lineal, aspecto que reduce el esfuerzo computacional.

 

¿Cuándo utilizar motores paso a paso y servomotores?

  • En accionamientos para movimientos rápidos y controlados. Aquí los servomotores ofrecen un par motor contante al aumentar la velocidad.
  • En accionamientos continuos. Es el caso de aplicaciones que requieren de largos periodos de trabajo donde se producen muchas paradas y arranques. Los motores paso a paso ofrecen mayor precisión en estos ambientes de trabajo.
  • En accionamientos precisos: en sectores como la automatización industrial y o la robótica, necesitamos movimientos exactos. Para ello los servomotores se apoyan en un sistema PLC que determina los grados  exactos del movimiento y su repetitividad.

 

¿Tienes dudas acerca de los criterios de selección de un motor eléctrico? ¿Necesitas más asesoramiento sobre las propiedades de los motores paso a paso? Cuéntanos cuáles son las características de tu proyecto y nosotros te ayudaremos a encontrar el motor más preciso.

 

Guía motorreductores

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