Guía de selección del par en embragues de polvo magnético

El par del embrague de polvo magnético se decide con tres cifras: la tensión de banda que exige su material, el radio de bobina más grande que el equipo llegará a ver y la potencia de deslizamiento que tiene que disipar hasta alcanzarlo. Si acierta con las tres, el embrague mantendrá una tensión estable durante años; si falla en una sola, la unidad se recalienta en las tiradas largas, deriva al calentarse o no consigue formar un núcleo firme al arrancar la bobina.

En esta guía encontrará la fórmula, un ejemplo resuelto de rebobinadora, el factor de servicio que corresponde aplicar y la comprobación térmica que la mayoría de los compradores omite.

Parta de la tensión de banda y del radio de la bobina

El error de dimensionamiento más habitual es arrancar de la potencia del motor. Un motor de 2.2 kW no dice nada sobre el par en la bobina: el par en el eje de salida del embrague lo fija la banda, no el motor.

Antes de calcular nada necesita cuatro datos:

Dato	Dónde obtenerlo	Unidad habitual
Tensión de banda requerida	Especificación de proceso, o el ajuste que hoy funciona bien	N (total) o N/mm de ancho
Ancho de banda	Especificación de la máquina	mm
Diámetro del núcleo y diámetro máximo de bobina	Especificación de la máquina	mm
Velocidad de línea y velocidad de entrada del embrague	Especificación de la máquina	m/min, rpm

Si no dispone de un valor de tensión documentado, mídalo. Un medidor portátil, o un sensor de tensión tipo pillow block montado en un rodillo loco, le dará la cifra real en una tarde.

La fórmula básica del par

El par es la tensión multiplicada por el radio:

T (N·m) = F (N) × R (m)

donde F es la tensión total de banda en todo el ancho de la bobina y R el radio de la bobina en el instante de par máximo. Si la tensión está expresada por unidad de ancho, conviértala primero:

F = tensión (N/mm) × ancho de banda (mm)

Hay dos puntos que suelen confundir:

• El par máximo no se da en el núcleo. En un embrague de rebobinado, el par punta aparece con el diámetro de bobina máximo. Dimensione para la bobina llena y compruebe después el núcleo por separado.
• El núcleo marca el límite de resolución de control. Allí el radio es pequeño, así que el par requerido suele quedar entre el 10–20% de la cifra de bobina llena. Si la capacidad del embrague es demasiado grande, ese par cae por debajo de la banda útil de control y las bobinas salen flojas o telescopadas.

Ejemplo resuelto: dimensionar un embrague de rebobinado

Una rebobinadora de film BOPP de 1,000 mm de ancho trabaja a 150 m/min y enrolla desde un núcleo de 76 mm hasta una bobina terminada de 400 mm, con una tensión total de banda de 60 N y una velocidad de entrada constante al embrague de 700 rpm.

1. Par a bobina llena: R = 0.20 m, luego T = 60 × 0.20 = 12 N·m.
2. Par en el núcleo: R = 0.038 m, luego T = 60 × 0.038 = 2.3 N·m.
3. Aplique un factor de servicio de 1.5 para servicio continuo de conversión: 12 × 1.5 = 18 N·m.
4. Elija la capacidad normalizada inmediatamente superior — una unidad de 20 N·m o de 25 N·m. Nuestro embrague de polvo magnético de 6 Nm a 400 Nm cubre ambas.
5. Compruebe la resolución de control: 2.3 N·m equivalen aproximadamente al 11% de una capacidad de 20 N·m, holgadamente dentro de la banda útil. En una unidad de 40 N·m bajaría del 6% y la calidad del núcleo se resentiría.
6. Verifique la potencia de deslizamiento, como se indica más abajo.

Elija el factor de servicio según el régimen de trabajo

Régimen	Factor de servicio habitual
Intermitente ligero, ciclos de arranque/parada por debajo del 30% de duty	1.2 – 1.3
Conversión estándar: deslizamiento continuo, carga constante	1.4 – 1.5
Aceleraciones frecuentes, cargas de choque, grandes oscilaciones de tensión	1.6 – 2.0
Film, foil o electrodo de batería de precisión a baja tensión	Dimensione primero por resolución de control, normalmente 1.2 – 1.4

Fíjese en la última fila: sobredimensionar no es automáticamente más seguro. En trabajos de baja tensión, un embrague muy por encima de lo necesario se sitúa en la parte baja de la curva par-corriente, donde la resolución es pobre y la deriva térmica se traduce en variaciones visibles de tensión.

Compruebe la potencia de deslizamiento antes de comprar

La capacidad de par es solo la mitad de la especificación. Un embrague de polvo magnético trabaja en deslizamiento — entrada y salida giran a distinta velocidad — y ese deslizamiento convierte la energía mecánica en calor:

P (kW) = T (N·m) × Δn (rpm) ÷ 9550

donde Δn es la velocidad de deslizamiento, es decir, la diferencia entre las rpm de entrada y de salida.

Siguiendo con el ejemplo: la velocidad de la bobina a 400 mm de diámetro es 150 ÷ (π × 0.4) ≈ 119 rpm, luego el deslizamiento es 700 − 119 = 581 rpm y P = 12 × 581 ÷ 9550 ≈ 0.73 kW. En el núcleo, la bobina gira a unas 628 rpm y el deslizamiento es de solo 72 rpm, con P = 2.3 × 72 ÷ 9550 ≈ 0.02 kW. El peor caso térmico es la bobina llena, no el inicio del enrollado.

Ese 0.73 kW tiene que salir de la carcasa de forma continua. Revise la capacidad de deslizamiento continuo, en vatios o kW — no solo la cifra de par máximo. Si la potencia de deslizamiento calculada se acerca a ese valor, suba un tamaño de bastidor, añada refrigeración por aire forzado o pase a un embrague de polvo magnético de rotación externa, que disipa el calor mucho mejor a alta velocidad.

Velocidad, par residual y resolución del controlador

Dos comprobaciones finales. No supere nunca la velocidad de entrada nominal, porque el polvo saldrá despedido del entrehierro de trabajo. Y pregunte por el par residual (de arrastre) a corriente cero: en bandas muy ligeras puede superar ya su tensión mínima. Después ajuste la bobina: la mayoría de las unidades industriales funcionan a 0–24 V DC y las máquinas compactas a 12 V, gobernadas por un controlador de tensión miniatura o por un controlador automático de tensión de banda completo, cuya resolución de corriente limita su resolución de par.

Valores orientativos por aplicación

Rangos amplios para un primer dimensionamiento — confírmelos con su propio proceso antes de formalizar el pedido.

Aplicación	Tensión total de banda habitual	Banda de par habitual
Corte longitudinal de etiquetas y cintas estrechas	20 – 80 N	1 – 5 N·m
Rebobinado de film y envase flexible	50 – 300 N	6 – 50 N·m
Conversión de papel y cartón	200 – 800 N	25 – 100 N·m
Manipulación de foil y laminados	30 – 150 N	3 – 25 N·m
Enrollado de textil y no tejido	20 – 120 N	2 – 20 N·m
Electrodo y separador de litio	10 – 60 N	1 – 12 N·m

Para los trabajos más ligeros, el bastidor adecuado es un embrague de polvo magnético micro de 12 V, 1–5 Nm; en retrofit con transmisión corta, un embrague de polvo magnético de eje hueco se monta sobre el eje existente.

¿Embrague o freno? Mismo cálculo, lado opuesto

El cálculo del par es idéntico: solo cambia la disposición mecánica. Un embrague arrastra la carga; un freno la retiene contra el bastidor. La mayoría de las líneas de conversión montan un freno de polvo magnético en el desenrollado para la contratensión y un embrague en el rebobinado para tirar de la banda. Dimensione cada lado por separado: el par de desenrollado alcanza su máximo con la bobina madre llena y el de rebobinado, con la bobina terminada.

Cinco errores que llevan a infra- o sobredimensionar un embrague

1. Dimensionar a partir de los kW del motor. Empiece siempre por la tensión y el radio.
2. Ignorar la capacidad de deslizamiento continuo. El par máximo por sí solo lo lleva al sobrecalentamiento.
3. Sobredimensionar en bandas de baja tensión. Cambia margen por resolución de control y pierde calidad en el núcleo.
4. Olvidar la tensión cónica (taper). Dimensione para el punto de par máximo del perfil de conificado, no para el promedio.
5. Trabajar en lazo abierto en una banda crítica. Un controlador con una célula de carga de tensión en voladizo cierra el lazo y cancela la deriva térmica; en lazo abierto, la deriva se queda en su producto.

Preguntas frecuentes

P: ¿Qué rango de par cubre un embrague de polvo magnético? R: Las unidades industriales estándar abarcan aproximadamente de 6 Nm a 400 Nm y las microunidades cubren de 1–5 Nm. Elija una capacidad que mantenga su par mínimo requerido por encima del 10% del nominal.

P: ¿Cuánto margen de seguridad debo añadir? R: 1.4–1.5 para servicio continuo estándar de conversión; menos en trabajos de precisión a baja tensión, donde la resolución importa más que el margen.

P: ¿Por qué mi embrague pierde par al calentarse? R: A una corriente dada, el par cae a medida que la carcasa se calienta. El control en lazo cerrado con un sensor de tensión elimina ese efecto. Si el par cae año tras año y no turno a turno, sospeche de la degradación del polvo.

P: ¿Se dimensiona un freno de forma distinta a un embrague? R: No: misma fórmula y mismo factor de servicio. Lo que cambia es el caso de radio máximo: en un freno de desenrollado es la bobina madre llena, no el núcleo.

Conclusión & siguiente paso

La selección del par de un embrague de polvo magnético se resume en cuatro pasos: convertir la tensión de banda y el radio máximo de bobina en par, aplicar un factor de servicio según el régimen, verificar la potencia de deslizamiento frente a la capacidad térmica continua y confirmar que el par en el núcleo se mantiene dentro de la banda útil de control. Con esos cuatro pasos, el embrague sostendrá la tensión durante años sin más que un mantenimiento periódico del polvo.

Envíe a XW Machinery el ancho de banda, la tensión, el núcleo y el diámetro máximo de bobina, la velocidad de línea y el ciclo de trabajo: nosotros haremos el cálculo de par y de potencia de deslizamiento y le recomendaremos un tamaño de bastidor, sin coste.