Cómo elegir un reductor para una extrusora de husillo (par, relación y factor de servicio)

Seleccionar la caja de engranajes adecuada para una extrusora de husillo depende principalmente de tres números:
par, relación y factor de servicio.
Si aciertas, la caja de engranajes funcionará más fría, durará más y protegerá el tornillo y el motor.
Esta guía explica un método práctico y de fácil manejo para ingenieros, que puedes utilizar aunque sólo dispongas de datos limitados.

1) Lo que debes saber primero (Lista de control)

Antes de elegir una caja de cambios, recopila estos datos. Si no los tienes todos, no te preocupes: consulta la sección «Si te faltan datos».

• Potencia del motor (kW)
• Velocidad del motor (rpm) (o rango de velocidad VFD)
• Velocidad requerida del tornillo (rpm)
• Tipo de proceso (extrusión de plástico / granulado / reciclado / compuesto)
• Naturaleza de la carga (constante / arranques frecuentes / golpes fuertes / posibles atascos)
• Montaje y disposición (horizontal/vertical, pie/brida, dirección del eje)
• Necesidad de empuje (si la caja de cambios incluye cojinete de empuje para el tornillo)
• Preferencia de refrigeración y lubricación (salpicaduras / aceite forzado / radiador de aceite)

2) Método de selección paso a paso

Paso A – Determinar la relación de transmisión (i)

La relación proviene principalmente de la velocidad del motor y de la velocidad del tornillo objetivo:

i = Velocidad del motor (rpm) / Velocidad del tornillo (rpm)

• Si tu motor es de 1500 rpm y el tornillo necesita 50 rpm → i ≈ 30
• Si utilizas un variador de frecuencia y la velocidad del husillo es de 30-60 rpm, la relación de transmisión sigue siendo fija: elige i para el punto de funcionamiento típico (a menudo entre 40-60 rpm).

Paso B – Calcular el par necesario en la salida

Si conoces la potencia del motor y la velocidad de salida, puedes estimar el par de salida:

Par (N-m) ≈ 9550 × Potencia (kW) / Velocidad de salida (rpm)

Ejemplo: motor de 132 kW, velocidad del husillo de 50 rpm

T ≈ 9550 × 132 / 50 = 25.212 N-m (≈ 25,2 kN-m)

Éste es el par teórico continuo. Las cargas reales de extrusión pueden ser mayores debido a los cambios de viscosidad, la fluctuación de la presión, los arranques/paradas y los atascos ocasionales.
Por eso utilizamos a continuación el Factor de Servicio.

Paso C – Aplica el factor de servicio (SF) para obtener el par nominal del reductor

Piensa en el factor de servicio como un multiplicador de seguridad para la carga real. Una selección de la caja de cambios basada sólo en el par teórico es la razón más común de sobrecalentamiento y desgaste prematuro.

Par nominal requerido del reductor = Par calculado × SF

Orientación sobre el factor de servicio típico (intervalo práctico)

Continuando con el ejemplo: T = 25,2 kN-m

• Extrusión estable SF 1,5 → par nominal requerido ≈ 37,8 kN-m
• Reciclaje SF 2,0 → par nominal requerido ≈ 50,4 kN-m

Paso D – Comprueba la Capacidad Térmica (No te saltes esto)

Muchas cajas de engranajes «cumplen el par» sobre el papel, pero aun así se sobrecalientan porque la capacidad térmica es insuficiente.
En extrusión, el trabajo continuo y la alta temperatura ambiente suelen requerir:

• Lubricación forzada (bomba de aceite + filtro)
• Enfriador de aceite (aire-aceite o agua-aceite) para alta potencia
• Viscosidad y nivel de aceite correctos

Si tu caja de cambios funciona con calor, se acelerará el envejecimiento de las juntas, la oxidación del aceite y el desgaste de los cojinetes.
Cuando solicites un presupuesto, pide siempre la potencia térmica nominal de la caja de cambios en tus condiciones ambientales.

Paso E – Confirmar los requisitos del cojinete de empuje (crítico para extrusoras de husillo)

Muchas extrusoras de husillo generan un empuje axial significativo. Algunos diseños de reductores integran cojinetes de empuje para soportar la carga del tornillo.
Confírmalo:

• Empuje axial máximo (kN) de tu diseño de extrusora u OEM
• Tanto si necesitas una caja de cambios con cojinete de empuje integrado como si el empuje lo gestiona una unidad de empuje independiente

3) Tipos comunes de reductores para extrusoras (Guía rápida)

4) Si te faltan datos (Qué enviarnos de todos modos)

Si no dispones de datos completos de par o empuje, puedes iniciar la selección proporcionando el conjunto mínimo que se indica a continuación:

• Potencia del motor (kW) y velocidad del motor (rpm)
• Velocidad objetivo del tornillo (rpm)
• Tipo de proceso (extrusión / granulado / reciclado / compuesto)
• Cualquier condición especial: arranques frecuentes, alta proporción de relleno, riesgo de atasco
• Detalles de instalación: horizontal/vertical, dirección de entrada/salida, montaje preferido

Con ellos, podemos proponer un rango de selección seguro y recomendar un factor de servicio y una configuración de refrigeración adecuados.

5) Ejemplo de selección (sencillo y práctico)

• Motor: 160 kW, 1500 rpm
• Velocidad del husillo: 60 rpm
• Relación: i = 1500 / 60 = 25
• Par de torsión: T = 9550 × 160 / 60 = 25.467 N-m (25,5 kN-m)
• Factor de servicio: línea de reciclaje SF = 2,0
• Par nominal requerido: 25,5 × 2,0 = 51,0 kN-m

Recomendación: elige una caja de cambios con par nominal ≥ 51 kN-m y confirma la capacidad térmica.
Para trabajos pesados continuos, considera la lubricación forzada + refrigerador de aceite.

6) Errores que provocan el fallo prematuro de la caja de cambios

• Utilizando sólo el par teórico (ignorando el factor de servicio)
• Ignorar la clasificación térmica (la caja de cambios cumple el par pero se sobrecalienta)
• Configuración incorrecta de aceite/refrigeración para trabajo continuo
• No confirmar la carga de empuje de las extrusoras de husillo
• Mala alineación o selección del acoplamiento que provoca vibraciones y desgaste de los cojinetes

7) Solicitar una propuesta de caja de cambios

Si quieres que te recomendemos un modelo de caja de cambios y te confirmemos el par nominal / relación / factor de servicio, envíanoslo:

• Potencia del motor (kW) + velocidad del motor (rpm)
• Velocidad objetivo del tornillo (rpm)
• Tipo de proceso (extrusión / granulado / reciclado / compuesto)
• Cualquier condición especial (cargas de choque, arranques frecuentes, atascos)
• Necesidad de empuje (si se conoce)

Correo electrónico: info@kngear.com