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Cómo elegir el método correcto para medir par en el tren motriz
La medición de par es un parámetro fundamental en pruebas mecánicas, desarrollo de motores, análisis de transmisiones y validación de componentes rotativos, por ello, seleccionar el método correcto es esencial para garantizar exactitud, trazabilidad y resultados representativos del comportamiento real del sistema.
Existen dos grandes enfoques para medir par: métodos directos y métodos indirectos. Cada uno tiene ventajas, limitaciones y aplicaciones específicas.
Medición directa de par
La medición directa consiste en obtener el par real mediante un sensor de par instalado en el eje o componente bajo prueba. Estos sensores suelen basarse en galgas extensiométricas que registran la torsión mecánica del elemento.
Ventajas técnicas:
Alta exactitud y linealidad
Resultados trazables y repetibles
Independencia de variables externas (eficiencia, pérdidas, consumo)
Comportamiento estable en condiciones dinámicas
Ideal para análisis en las etapas de desarrollo y validación
Aplicaciones típicas:
Bancos de prueba
Motores eléctricos y de combustión
Transmisiones y cajas de motores
Componentes rotativos bajo carga variable
Validación de diseño y control de calidad
El método directo de medición de par ofrece numerosas ventajas tecnológicas. La tecnología de bridas desarrollada por HBK se caracteriza por un diseño extremadamente corto y permite una fácil integración de transductores de par de alta calidad en bancos de pruebas. Otras ventajas incluyen una mayor exactitud de medición y la posibilidad de medir velocidades de rotación más altas.
Medición indirecta del torque
La medición indirecta no captura el par directamente, sino que lo estima utilizando otras variables como:
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Potencia
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Velocidad de rotación (RPM)
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Consumo eléctrico
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Eficiencia del sistema
El par se calcula matemáticamente usando estas variables.
Ventajas técnicas:
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No requiere modificar el montaje mecánico
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Menor costo de integración
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Útil para monitoreo general
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Rápida implementación
Limitaciones importantes:
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La exactitud depende totalmente de la exactitud de las variables usadas
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Las variaciones en eficiencia o pérdidas afectan directamente el resultado
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No es adecuada para pruebas donde la exactitud es crítica
En el caso de medición de par en el tren motriz. El par puede calcularse junto con la medición de la velocidad de rotación. Los equipos modernos de prueba y medición facilitan la determinación de la potencia eléctrica y la velocidad de rotación en máquinas eléctricas. Sin embargo, al calcular el par, pueden producirse errores relativamente grandes y, por lo tanto, incertidumbres de medición, ya que la pérdida de potencia y los estados de funcionamiento de la máquina también se tienen en cuenta en el cálculo.
La calibración también es muy difícil. El método de medición de la fuerza de reacción se utiliza para la determinación indirecta del par. La fuerza aplicada al extremo del brazo de palanca se mide con un transductor de fuerza. El par se determina indirectamente mediante la medición de ciertas magnitudes auxiliares en el tren. Esto incluye todos los métodos que implican la medición de la deformación resultante de la torsión del eje en su superficie o del ángulo de torsión del eje. En ambos casos, el par se calcula utilizando la magnitud auxiliar determinada.
Medición de par con un transductor de fuerza
La determinación del par mediante el uso de un transductor de fuerza, por ejemplo, un freno autoalineable (véase la Fig. 1), requiere una mecánica compleja. Es necesario tener en cuenta los efectos de interferencia, como las variaciones en el freno autoalineable a lo largo del tiempo o la expansión del brazo de palanca debido a las variaciones de temperatura; de lo contrario, podrían causar errores de medición. Además, este método no es adecuado para ensayos dinámicos debido a las grandes masas involucradas, ya que prácticamente actúan como un “paso bajo mecánico” (véase la Fig. 2).
Determinación mediante magnitudes auxiliares
Al determinar el par mediante magnitudes auxiliares, por ejemplo, la deformación y el ángulo de torsión, es esencial tener en cuenta los errores individuales resultantes de las tolerancias de diámetro y longitud del eje de entrada o de un error de medición en el ángulo de torsión. Además, al aplicar estos métodos de medición, deben tenerse en cuenta los errores derivados de la falta o limitación de la compensación de temperatura.
Cómo elegir el método adecuado
La decisión depende del propósito de la medición:
| Requisito | Método recomendado |
|---|---|
| Alta exactitud / trazabilidad | Medición directa |
| Monitoreo general / análisis preliminar | Medición indirecta |
| Datos dinámicos bajo carga variable | Medición directa |
| Evitar modificaciones mecánicas | Medición indirecta |
| Validación o diseño | Medición directa |
En resumen, si se necesita exactitud y confiabilidad, se debe usar medición directa; si solo se busca una estimación aproximada, la medición indirecta es suficiente.
Fuente
HBM (HBK). Tips and Tricks – Torque Measurement Methods.
Disponible en: https://www.hbkworld.com/en/knowledge/resource-center/articles/tips-and-tricks-torque-measurement-methods
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