Numa máquina de embalamento, a motorização raramente é o primeiro elemento em que se pensa. No entanto, por detrás de um transportador, de um sistema de aparafusamento, de uma bomba ou de um mecanismo de rotulagem, podem ser utilizados diferentes tipos de motores para acionar os movimentos da máquina.
Motor assíncrono, motor brushless ou motor passo a passo: estas tecnologias não funcionam da mesma forma e não respondem às mesmas necessidades. Apresentam igualmente diferenças em termos de custo, tanto na aquisição como ao nível do comando, da integração, do consumo energético ou da manutenção.
Ainda assim, seria redutor tentar determinar qual é o «melhor» motor ou simplesmente o «mais barato». A escolha depende, antes de mais, do movimento a realizar, do nível de precisão pretendido, das condicionantes de produção e da conceção global da máquina. Compreender as principais diferenças permite colocar as questões certas num projeto de automatização.
Porque é que a motorização é importante numa máquina de embalamento?
Uma máquina de embalamento tem de realizar movimentos repetitivos e coordenados: deslocar os recipientes, posicionar um produto, acionar um sistema de aparafusamento, aplicar um rótulo ou ainda acionar diferentes mecanismos.
A motorização deve permitir realizar estes movimentos com as características pretendidas:
- velocidade;
- precisão do movimento;
- repetibilidade;
- binário;
- controlo da posição;
- regularidade de funcionamento;
- adaptação ao ciclo de produção;
- custo de investimento e de exploração adequado às necessidades.
Contudo, o motor é apenas um elemento de um conjunto. O seu funcionamento depende igualmente da mecânica associada, do comando, dos sensores e do software de controlo. Por conseguinte, o seu custo não deve ser considerado isoladamente: o variador ou o driver necessário, os sistemas de medição de posição, a automação ou ainda o tempo de integração também podem influenciar o custo global da solução.
É por esta razão que o tipo de motor nunca deve ser analisado independentemente da função que tem de desempenhar.
O motor assíncrono: uma solução comprovada para numerosos movimentos
O motor assíncrono, também denominado motor de indução, é uma tecnologia amplamente utilizada na indústria. Numa máquina de embalamento, esta tecnologia pode ser utilizada, nomeadamente, em movimentos que exigem um funcionamento robusto e contínuo.
O motor assíncrono é particularmente apreciado por:
- a sua conceção robusta;
- a sua fiabilidade;
- a sua simplicidade;
- a sua utilização corrente em equipamentos de produção;
- o seu custo geralmente controlado para aplicações que não exigem um posicionamento muito preciso.
Do ponto de vista económico, o motor assíncrono constitui frequentemente uma solução interessante quando a aplicação exige sobretudo o funcionamento de um equipamento a velocidade constante ou com variações de velocidade relativamente simples.
O seu custo de aquisição pode ser inferior ao de uma solução brushless comparável. No entanto, é necessário considerar o sistema no seu conjunto. A adição de um variador de frequência, por exemplo, aumenta o custo do equipamento, mas permite melhorar o controlo da velocidade.
Quando surgem requisitos significativos de posicionamento ou sincronização, a utilização de sistemas complementares de comando e medição pode também reduzir a vantagem económica inicial desta tecnologia.
O motor brushless: precisão e controlo dinâmico
O motor brushless funciona segundo um princípio diferente. Como o próprio nome indica, não possui as escovas mecânicas utilizadas num motor de corrente contínua convencional.
Esta arquitetura, mais eletrónica, permite nomeadamente obter um controlo preciso do movimento e uma boa dinâmica. Numa máquina de embalamento, um motor brushless pode ser interessante quando o movimento exige uma gestão precisa da velocidade, do binário ou da posição.
Pode, assim, ser utilizado em aplicações nas quais a rapidez e a precisão são importantes.
Entre as suas características de interesse, destacam-se:
- uma boa precisão de controlo;
- uma resposta dinâmica elevada;
- a ausência de escovas a substituir;
- uma boa eficiência energética, consoante a aplicação;
- a capacidade de gerir variações de velocidade.
Em contrapartida, uma motorização brushless representa geralmente um investimento inicial superior ao de uma motorização assíncrona simples. O motor deve funcionar com uma eletrónica de comando adequada e pode estar associado a um sistema de realimentação de posição que permite um controlo muito preciso.
Esta diferença de custo pode, no entanto, justificar-se quando a precisão, a dinâmica ou o controlo do binário proporcionam uma vantagem real ao processo. É, portanto, necessário comparar o custo adicional da tecnologia com o benefício que proporciona ao funcionamento e ao desempenho da máquina.
Por exemplo, a nossa VS 600 também está equipada com um motor brushless para o seu sistema de aparafusamento. Esta escolha de motorização está diretamente relacionada com a necessidade de controlar o movimento de fecho dos recipientes.
O motor passo a passo: controlar os deslocamentos com precisão
O motor passo a passo funciona segundo um princípio diferente das duas tecnologias anteriores. Transforma os impulsos elétricos recebidos em deslocamentos sucessivos. O motor pode, assim, avançar por «passos», o que permite controlar com precisão o seu deslocamento em determinadas aplicações.
Esta tecnologia é particularmente interessante quando o movimento deve ser efetuado de forma sequencial e repetitiva.
O motor passo a passo é particularmente apreciado por:
- a sua capacidade de realizar deslocamentos precisos;
- a sua simplicidade de comando em determinadas aplicações;
- a sua boa repetibilidade;
- a sua aptidão para funcionar a baixa velocidade com um controlo adequado.
Em termos de custo, o motor passo a passo pode representar um compromisso interessante para determinados movimentos de posicionamento. Numa configuração simples, pode proporcionar um controlo preciso sem exigir um sistema de realimentação de posição tão elaborado como algumas soluções brushless.
No entanto, esta vantagem depende fortemente da aplicação. Quando as velocidades, o binário ou os requisitos de monitorização se tornam mais elevados, podem ser necessários sistemas complementares. Um motor passo a passo a funcionar em malha fechada, por exemplo, necessita de realimentação de posição e de eletrónica adequada, o que aumenta o custo do sistema.
Pode ser particularmente adequado para determinados mecanismos de rotulagem ou posicionamento. Tal como acontece com as outras tecnologias, a sua pertinência depende, contudo, do movimento em causa e da conceção da máquina.
Quais são as diferenças de custo entre um motor assíncrono, brushless e passo a passo?
De um modo geral, uma motorização assíncrona simples está entre as soluções mais económicas quando se pretende um movimento contínuo e relativamente simples.
O motor passo a passo também pode ser economicamente interessante quando permite realizar de forma simples um movimento de posicionamento repetitivo. O seu custo pode, no entanto, aumentar quando a aplicação exige mais potência, velocidade ou controlo em malha fechada.
O brushless exige geralmente um investimento inicial superior devido ao motor, à sua eletrónica de comando e aos equipamentos necessários ao seu controlo.
Assim, a tecnologia mais barata no momento da aquisição não é necessariamente aquela que apresenta o menor custo ao longo de toda a vida útil da máquina.
Como escolher a motorização adequada para o seu projeto?
Quando uma empresa investe numa máquina de embalamento, não é necessário que escolha, por si própria, o tipo de motor. No entanto, várias questões podem ser úteis durante o estudo do projeto.
Que nível de precisão é necessário?
Alguns movimentos exigem sobretudo regularidade, enquanto outros requerem um controlo mais preciso da posição ou da velocidade.
Que dinâmica é pretendida?
A rapidez dos ciclos pode influenciar a escolha da tecnologia.
Quais são as condicionantes do produto e do recipiente?
O motor deve ser integrado numa mecânica adaptada ao processo.
Que nível de investimento é coerente com a necessidade?
Uma motorização mais sofisticada pode implicar um custo superior sem proporcionar necessariamente qualquer benefício numa aplicação simples. Inversamente, procurar reduzir o custo da motorização pode ser contraproducente se isso limitar o desempenho, a precisão ou a fiabilidade necessários ao processo.
Qual será o custo de utilização da solução?
O consumo energético, a manutenção, as peças de substituição e as eventuais paragens também fazem parte da equação económica.
Como deverá evoluir a máquina?
Uma futura automatização ou integração numa linha também pode ser considerada durante a conceção.
Motorização e automatização do embalamento
A escolha dos motores assume toda a sua importância quando várias operações são automatizadas.
Numa linha completa de embalamento, os diferentes postos devem funcionar de forma sincronizada: enchimento, colocação de tampas ou aparafusamento, rotulagem e, eventualmente, outras operações.
O mesmo acontece com os nossos monoblocos de embalamento, que reúnem várias operações num único equipamento.
O objetivo não é, portanto, escolher sistematicamente o motor mais sofisticado ou o mais barato, mas conceber uma arquitetura coerente com os movimentos a realizar e com a economia global da máquina.
Motor assíncrono, brushless ou passo a passo: nenhuma destas tecnologias é intrinsecamente melhor do que as outras para todas as aplicações.
O motor assíncrono é apreciado pela sua robustez e pode responder a numerosas necessidades de acionamento, com um custo particularmente interessante para determinadas aplicações simples. O brushless oferece um controlo dinâmico particularmente interessante para determinados movimentos, em contrapartida de um investimento geralmente mais elevado. O motor passo a passo permite realizar deslocamentos precisos e repetitivos e pode representar uma solução economicamente pertinente para determinadas funções de posicionamento.
Numa máquina de embalamento, a escolha depende, portanto, antes de mais, da função a realizar, do nível de controlo pretendido, da conceção global do equipamento e da relação entre o custo da solução e o desempenho efetivamente necessário.
Na CDA, integramos esta reflexão diretamente na conceção das nossas máquinas. A escolha da motorização faz parte de uma abordagem global que associa mecânica, automação, eletrónica, condicionantes do produto e do recipiente, bem como a procura do melhor compromisso técnico-económico.
Tem um projeto de enchimento, aparafusamento ou rotulagem e pretende compreender qual a tecnologia de motorização adequada? Contacte os nossos especialistas para estudar a solução de embalamento mais coerente com as suas condicionantes técnicas e económicas.
FAQ: Motorização das máquinas de embalamento
Qual é a diferença entre um motor assíncrono e um motor brushless?
O motor assíncrono funciona graças a um campo magnético rotativo, enquanto o brushless se baseia numa comutação eletrónica. O brushless permite, nomeadamente, um controlo preciso e dinâmico do movimento nas aplicações que dele necessitam.
Porquê utilizar um motor brushless numa máquina de embalamento?
O brushless pode ser interessante quando a aplicação exige um controlo preciso da velocidade, do binário ou do movimento. O seu custo, geralmente superior ao de uma motorização assíncrona simples, deve, portanto, ser ponderado em função do desempenho pretendido.
Para que serve um motor passo a passo?
Um motor passo a passo permite realizar deslocamentos sucessivos, repetitivos e controlados com precisão. Pode ser adequado para determinados mecanismos que exigem movimentos repetitivos e um posicionamento preciso.
Qual é o motor mais barato?
Não existe uma resposta única, pois o custo depende da potência, do sistema de comando e do desempenho pretendido. Para movimentos simples, o motor assíncrono constitui geralmente uma solução económica. Um motor passo a passo pode ser interessante para determinadas funções de posicionamento, enquanto uma solução brushless representa geralmente um investimento inicial mais elevado em contrapartida de possibilidades de controlo mais avançadas.
Deve comparar-se apenas o preço dos motores?
Não. O preço do motor representa apenas uma parte do custo da motorização. Também é necessário considerar o variador ou driver, os eventuais sensores e encoders, a automação, a integração, o consumo energético e as necessidades de manutenção.
Um motor assíncrono tem um desempenho inferior ao de um brushless?
As duas tecnologias respondem a necessidades diferentes. A escolha depende principalmente da função a realizar e das características pretendidas para o movimento. Uma motorização mais cara ou sofisticada não proporciona necessariamente qualquer benefício quando uma aplicação não necessita das suas funcionalidades adicionais.
O motor influencia a precisão de uma máquina de embalamento?
A motorização pode contribuir para a precisão do movimento, mas não é o único fator. A mecânica, as transmissões, os sensores, a automação e as regulações também desempenham um papel importante.
Como escolher o motor de uma máquina de embalamento?
A escolha é geralmente efetuada com base na função do movimento, no nível de precisão e controlo pretendido, na velocidade, no binário e na conceção global da máquina. O custo global da solução, incluindo investimento, integração, energia e manutenção, também deve ser considerado.
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