Máquinas de moldeo por inyección requerir alta precisión, eficiencia energética y respuesta dinámica para una producción óptima. Sistemas hidráulicos tradicionales con motores de inducción sufren una gran pérdida de energía y una mala controlabilidad. La integración de motores síncronos de imanes permanentes (PMSM) con servosistemas electrohidráulicos proporciona una solución superior que ofrece:
• Mayor eficiencia energética (hasta un 30-50% de ahorro)
• Control preciso de velocidad y par
• Reducción de ruido y generación de calor.
• Vida útil más larga con mantenimiento mínimo
Este documento describe el diseño, la estrategia de control y los beneficios del uso de PMSM en máquinas de moldeo por inyección servohidráulicas.
El sistema propuesto consta de:
(1) Unidad de servobomba impulsada por PMSM
• Especificaciones PMSM:
♦ Potencia nominal: 15-200 kW (dependiendo del tonelaje de la máquina)
♦ Rango de velocidad: 0-3000 RPM (con funcionamiento suave a baja velocidad)
♦ Eficiencia: >95% (clase IE4/IE5)
♦ Refrigeración: Refrigeración líquida (para ciclos de trabajo elevados)
• Servobomba:
♦ Bomba de pistones axiales de desplazamiento variable
♦ Control de presión y flujo mediante regulación de velocidad PMSM
(2) Sistema de servoválvula electrohidráulica
• Válvulas proporcionales de alta respuesta para un control preciso de presión/flujo.
• Retroalimentación de circuito cerrado (sensores de presión, codificadores) para ajustes en tiempo real.
(3) Inversor (VFD) y controlador de movimiento
• VFD controlado por vector para PMSM (p. ej., Siemens SINAMICS, Yaskawa GA700).
• Integración de PLC (por ejemplo, Siemens S7-1500, Beckhoff TwinCAT) para control de movimiento sincronizado.
(1) Ahorro de energía
• Consumo de energía proporcional a la carga: a diferencia de los motores de velocidad fija, PMSM ajusta la velocidad según la demanda. (Motor de velocidad ajustable función)
• Eliminación de pérdidas por aceleración: No hay exceso de derivación de fluido, lo que reduce la generación de calor.
• Frenado regenerativo: Recupera energía durante la desaceleración.
(2) Precisión y velocidad de respuesta
• Precisión del control de par: ±1% (vs. ±5% en motores de inducción).
• Respuesta dinámica más rápida: logra el par máximo a una velocidad cercana a cero.
• Control de presión estable: Reduce los defectos de las piezas (por ejemplo, marcas de hundimiento, rebabas).
(3) Reducción de ruido y calor
• Menor vibración y ruido (
• Reducción de la temperatura del aceite hidráulico, lo que prolonga la vida útil de los componentes.
(4) Mantenimiento y confiabilidad
• Diseño sin escobillas: Sin desgaste de las escobillas de carbón.
• Menor estrés térmico: la refrigeración eficiente prolonga la vida útil del motor.
(1) Control de presión y velocidad de circuito cerrado
• La retroalimentación de presión de los sensores hidráulicos ajusta la velocidad del PMSM en tiempo real.
• Los algoritmos basados en PID garantizan la estabilidad durante las fases de inyección/mantenimiento.
(2) Perfiles de movimiento de múltiples etapas
• Fase de inyección: funcionamiento a alta velocidad y alto par.
• Fase de mantenimiento: mantenimiento de presión preciso y a baja velocidad.
• Eyección y apertura del molde: aceleración/desaceleración optimizada.
(3) Gestión inteligente de la energía
• Modo de espera automático cuando está inactivo.
• Monitoreo del consumo de energía vía HMI para optimización.
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Parámetro |
Antes (Motor de Inducción + Bomba Fija) |
Después (PMSM + Servobomba) |
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Consumo de energía |
45 kWh por ciclo |
28 kWh por ciclo (38% de ahorro) |
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Nivel de ruido |
85dB |
68dB |
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Tiempo de respuesta |
150 ms |
50 ms |
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Temperatura del aceite |
55°C |
42ºC |
Resultado:
Retorno de la inversión en 1,5 años debido al ahorro de energía.
Consistencia del producto mejorada (tasa de desperdicio reducida en un 15%).
✅ ¿Por qué gana PMSM?
► Las máquinas de moldeo por inyección tradicionales utilizan motores asíncronos trifásicos acoplado con bombas de desplazamiento fijo, lo que requiere que el motor funcione continuamente durante el funcionamiento.
► Al actualizar a un sistema de bomba de aceite servoaccionada con un motor síncrono de imán permanente (PMSM), el motor solo se activa cuando es necesario para el moldeo por inyección, gracias a su respuesta rápida y su alto par de arranque. Durante la alimentación del material y la sujeción del molde, el motor principal permanece inactivo, logrando un consumo de energía nulo intermitente. Las pruebas comparativas muestran un ahorro máximo de energía de hasta el 85%.
► Además, los algoritmos avanzados de control de servomotores reducen significativamente el ruido en comparación con las máquinas convencionales. Cuando está equipado con una bomba de tornillo silenciosa, todo el sistema funciona por debajo de los 70 decibelios, lo que permite un rendimiento casi silencioso y mejora el entorno de trabajo.
⇒ Integración con IoT: Mantenimiento predictivo mediante monitorización del estado del motor.
⇒ Sistemas híbridos hidráulico-eléctricos: Mayor ahorro de energía con sujeción servoeléctrica.
⇒ Control avanzado de IA: perfiles de inyección autooptimizados.
La adopción de PMSM en máquinas de moldeo por inyección servohidráulicas proporciona:
✅ Importante ahorro energético (30-50%)
✅ Mayor precisión y respuesta más rápida
✅ Mantenimiento reducido y vida útil más larga
Para fabricantes buscando soluciones sostenibles y de alto rendimiento, Los servosistemas impulsados por PMSM representan el futuro de la tecnología de moldeo por inyección. ¿Le gustaría un análisis de viabilidad personalizado para su modelo de máquina específico?
