En el diseño de productos que utilizan motores como fuente de energía —como equipos industriales, dispositivos médicos o aparatos ópticos—, el «reductor» es un componente clave que determina el rendimiento. Se incorpora en muchos equipos para conseguir un par elevado y un control de posicionamiento preciso que no se pueden obtener con el motor por sí solo.
Sin embargo, seguro que hay muchos ingenieros de diseño que se preguntan cosas como «¿qué es un reductor?», «¿qué tipo debo elegir?» o «¿cuáles son las especificaciones más adecuadas para mi producto?». Si te equivocas al elegir el reductor, puedes correr el riesgo de que el producto funcione mal por falta de par, de tener que cambiar el diseño por un tamaño demasiado grande o, incluso, de que se acorte la vida útil del producto.
En este artículo te explicamos los conocimientos prácticos que necesitas en la fase de estudio de las especificaciones, desde el funcionamiento básico de los reductores hasta las características de cada tipo, sus aplicaciones reales y los puntos clave a tener en cuenta a la hora de elegirlos.*
*En nuestra empresa no vendemos reductores (cabezas de engranajes) por separado. Nos dedicamos al desarrollo y la venta de motorreductores, que combinan el reductor y el motor.
| Supervisado por: Grupo de Ventas de Componentes Electrónicos de C.I. Takiron. Supervisamos este artículo basándonos en la avanzada tecnología y los conocimientos que hemos ido adquiriendo desde nuestra fundación en 1919 como empresa líder en el sector del procesamiento de plásticos.En nuestro departamento, analizamos constantemente las tendencias del mercado y las últimas tecnologías en materia de micromotores ultracompactos y de alta precisión, y nos centramos en ofrecer información de gran valor añadido a los diseñadores y desarrolladores. Como equipo de expertos que conoce a la perfección las características de los productos, te ayudamos a resolver tus retos y a innovar tecnológicamente mediante la difusión de contenidos precisos y prácticos. |
¿Qué es un reductor? Principios básicos y por qué es necesario
Un reductor es un dispositivo que, mediante mecanismos como engranajes, reduce la velocidad de giro del motor y aumenta el par (fuerza de giro). Como la velocidad de giro y el par están en relación inversamente proporcional, al reducir la velocidad se consigue una fuerza mayor.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Estructura básica y principio de funcionamiento de los reductores
- La relación entre la relación de reducción y el par
- Los límites del motor por sí solo y la necesidad de un reductor
Este principio es igual que el de los cambios de una bicicleta: con una marcha larga vas más rápido, pero te cuesta subir cuestas; con una marcha corta, la velocidad baja, pero puedes subir cuestas con más fuerza.Si intentas conseguir un par elevado solo con el motor, este tiene que ser grande, pero al combinarlo con un reductor, puedes conseguir el par necesario incluso con un motor pequeño, lo que permite reducir el tamaño del equipo, ahorrar energía y lograr un control de posicionamiento preciso.
Estructura básica y principio de funcionamiento de los reductores
La estructura más básica de un reductor consiste en la combinación de dos engranajes con un número diferente de dientes. Cuando se transmite la potencia del engranaje pequeño (lado de entrada) al grande (lado de salida), la velocidad de giro se reduce en función de la relación entre el número de dientes.
Por ejemplo, si el número de dientes del lado de entrada es 10 y el del lado de salida es 50, la relación de reducción es de 5:1, lo que significa que la velocidad de giro se reduce a 1/5, mientras que el par motor se multiplica por 5 aproximadamente. Gracias a este principio mecánico de los engranajes, es posible obtener una gran potencia de salida con una entrada pequeña.Al combinar varios engranajes en serie, se pueden conseguir relaciones de reducción aún mayores y diseñar el equilibrio óptimo entre par y velocidad de giro según la aplicación.
La relación entre la relación de reducción y el par
La relación de reducción es un valor que indica la proporción entre las revoluciones del eje de entrada y las del eje de salida. Cuanto mayor sea la relación de reducción, más lenta será la velocidad de rotación y mayor será el par. Sin embargo, el par de salida que se obtiene realmente es el resultado de multiplicar la relación de reducción por el rendimiento de transmisión.
La eficiencia de transmisión de los reductores de engranajes varía según el fabricante y las especificaciones, pero suele situarse entre el 95 % y el 98 % en los de engranajes rectos, y entre el 96 % y el 98 % en los planetarios.Cuantas más etapas de reducción haya, menor será la eficiencia. Por ejemplo, en un reductor con una relación de reducción de 10:1 y una eficiencia de transmisión del 95 %, si el par del motor es de 0,1 Nm, el par de salida será de unos 0,95 Nm (0,1 × 10 × 0,95).Elegir la relación de reducción adecuada según el uso es la clave para sacar el máximo partido al rendimiento del equipo.
Los límites del motor por sí solo y la necesidad de un reductor
Si intentas conseguir un par elevado solo con el motor, tendrás que aumentar su tamaño, lo que conlleva problemas como un mayor peso, un mayor consumo eléctrico y un aumento de los costes. Además, si controlas directamente un motor que gira a alta velocidad, la precisión de posicionamiento disminuye y resulta difícil realizar un control preciso.
Al combinar un reductor, se consigue ahorrar espacio en el equipo y reducir los costes. Además, al reducir la velocidad de rotación, mejora la resolución del control, lo que permite un posicionamiento preciso.
Tipos y características de los reductores, y sus ámbitos de aplicación
Los reductores se clasifican en varios tipos según el tipo y la disposición de los engranajes que se utilicen. Los más comunes son los reductores de engranajes rectos, los reductores planetarios, los reductores de tornillo sinfín y los reductores de engranajes ondulados.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Principales tipos de reductores, sus características y aplicaciones
- La diferencia entre un reductor (cabezal de engranajes) y un motorreductor
- Principales ámbitos de aplicación y ejemplos concretos de los motores con reductor (motores integrados con un reductor)
Los reductores de engranajes rectos tienen una estructura sencilla, son económicos y se adaptan a una amplia gama de aplicaciones. Los reductores planetarios son compactos, perfectos para transmitir un par elevado y son ideales para aplicaciones con espacio limitado.Los sistemas de tornillo sinfín ofrecen una alta relación de reducción y estabilidad, mientras que los de engranajes ondulados se utilizan en aplicaciones que requieren un posicionamiento de alta precisión. En C.I. Takiron ofrecemos motorreductores que combinan reductores de engranajes rectos o planetarios con motores sin núcleo, y contamos con un historial de adopción principalmente en los sectores médico, óptico y de seguridad.
Principales tipos de reductores, características y usos
| Tipos | Características | Ejemplos de uso |
| Reductor de engranajes rectos (tipo engranaje recto) | Tienen una estructura sencilla, un coste de fabricación bajo y son muy silenciosos. Además, ofrecen una alta eficiencia de transmisión (entre el 95 % y el 98 %). | Equipos industriales de uso general Herramientas eléctricas pequeñas |
| Reductor de engranajes planetarios (tipo planetario) | Como varios engranajes comparten la carga al mismo tiempo, se consigue un tamaño reducido y un par elevado. Los ejes de entrada y salida se pueden colocar en el mismo eje | Equipos médicos Robótica Equipos ópticos |
| Reductor de tornillo sinfín | Consigue una alta relación de reducción en una sola etapa, tiene capacidad de retención y evita el giro inverso (aunque hay modelos que pueden girar al revés según las condiciones). | Mecanismo de elevación cabrestante |
| Reductor de engranajes ondulados | Tienen un juego prácticamente nulo y permiten un posicionamiento de altísima precisión, pero son caros | Robots industriales Equipos de fabricación de semiconductores |
La diferencia entre un reductor (cabezal de engranajes) y un motorreductor
Por «reductor (cabezal de engranajes)» se entiende aquel que se monta directamente en el eje de salida del motor. Por otro lado, un «motorreductor» es un producto en el que el reductor (cabezal de engranajes) y el motor están integrados en una sola unidad. C.I. Takiron comercializa motorreductores que, a pesar de ser compactos, ofrecen una alta eficiencia de transmisión.
La integración del motor y el reductor facilita el montaje, reduce el espacio necesario para su instalación y simplifica el cableado. Como permite seleccionar una relación de reducción y unas dimensiones de montaje optimizadas para las características del motor, contribuye a mejorar la eficiencia de todo el sistema.En C.I. Takiron, los ofrecemos como motorreductores (productos que integran motor y reductor), lo que también ayuda a reducir el trabajo de diseño de nuestros clientes.
Principales ámbitos de aplicación y ejemplos concretos de los motores con engranajes (motores integrados con un reductor)
Los motorreductores se utilizan en un amplio abanico de campos. A continuación te mostramos algunos ejemplos de sus principales aplicaciones.
[Principales ámbitos de aplicación de los motorreductores]
Robots industriales: robots articulados, robots colaborativos
Equipos médicos: accionamiento de cámaras endoscópicas, piezas de mano para equipos de odontología
Herramientas: taladro eléctrico, atornillador de impacto, clavadora
Equipos ópticos: mecanismo de enfoque automático de las cámaras, mecanismo de giro e inclinación de las cámaras de vigilancia
Equipos de seguridad: cerraduras electrónicas, puertas automáticas
Uso para aficiones: servomotores para modelos a control remoto
Los motorreductores de C.I. Takiron pueden ser de gran ayuda en los sectores médico y óptico, donde se exige especialmente un tamaño reducido y una alta precisión. Por ejemplo, como las cámaras endoscópicas necesitan un posicionamiento preciso dentro del cuerpo humano, donde el espacio es reducido, lo ideal son los reductores planetarios compactos y con poco juego.Además, en las cerraduras electrónicas, donde el ahorro de energía y una larga vida útil son imprescindibles, los motores reductores de alta eficiencia podrían resultar muy útiles.
Puntos importantes a tener en cuenta a la hora de elegir un reductor
A la hora de elegir un reductor, hay que tener en cuenta de forma global varios factores, como el par necesario, la relación de reducción, el juego, el tamaño y el entorno de uso.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Cómo calcular el par necesario y la relación de reducción
- La relación entre el juego y la precisión de posicionamiento
- Criterios de selección según el entorno de uso
En primer lugar, calculamos el par necesario a partir de la carga del objeto que se va a accionar y determinamos la potencia del motor y la relación de reducción. A continuación, si se requiere precisión de posicionamiento, optamos por modelos con poco juego; si hay limitaciones de espacio, consideramos los motores planetarios compactos.Además, el entorno de uso —como el rango de temperaturas de funcionamiento, la protección contra el polvo y el agua, la resistencia a los golpes y el nivel de ruido— también es un criterio de selección importante. En C.I. Takiron, hablamos contigo desde la fase de estudio de las especificaciones para proponerte la combinación óptima de motor y reductor, lo que nos permite ofrecerte alta calidad y una gran flexibilidad a la hora de personalizar el producto.
Cómo calcular el par necesario y la relación de reducción
El primer paso para elegir un reductor es calcular el par necesario para el objeto que se va a accionar. El par necesario se calcula a partir del peso de la carga, la distancia de desplazamiento, la aceleración y el coeficiente de fricción, entre otros factores.
La fórmula básica es la siguiente:
[Cálculo del par necesario]
Cálculo del par de salida del motor
Par de salida del motor = par nominal del motor × relación de reducción × rendimiento del reductor
Ejemplo de cálculo: par nominal del motor de 0,2 Nm, relación de reducción de 10:1 y rendimiento del reductor del 95 %
Par de salida del motor = 0,2 × 10 × 0,95 = 1,9 Nm
Determinación del par necesario del motor
Par necesario del motor (Nm) = par equivalente en el eje del motor (Nm) × factor de seguridad
Ejemplo de cálculo: con un par de carga de 0,5 Nm y un coeficiente de seguridad de 2,0
Par necesario del motor = 0,5 × 2,0 = 1,0 Nm
Si tienes en cuenta el margen de seguridad y eliges unas especificaciones con un margen mayor que los valores calculados, podrás garantizar la fiabilidad a largo plazo. Los micromotores de C.I. Takiron, a pesar de su pequeño tamaño, permiten un control preciso del par a niveles de mNm, por lo que son ideales para aplicaciones que requieren una alta precisión, como los dispositivos médicos y los equipos ópticos.
La relación entre el juego y la precisión de posicionamiento
El juego es el espacio (holgura) que hay entre los engranajes y afecta directamente a la precisión de posicionamiento. En los equipos médicos y ópticos que requieren un control de alta precisión, es imprescindible contar con modelos de bajo juego, según el uso que se les vaya a dar.
Los sistemas de engranajes planetarios permiten reducir fácilmente el juego gracias a su estructura, mientras que los de engranajes ondulados pueden llegar a tenerlo prácticamente a cero.A la hora de elegir el modelo adecuado, hay que tener en cuenta el equilibrio entre el coste y el uso que le vas a dar. Por ejemplo, en el mecanismo de enfoque automático de una cámara, como hay que controlar con precisión la posición del objetivo, lo mejor son los reductores de engranajes planetarios, que tienen poco juego. Los productos de C.I. Takiron cumplen con estos requisitos y gozan de gran prestigio en los sectores médico y óptico.
Criterios de selección según el entorno de uso
Existen criterios de selección que dependen del entorno de uso, como el rango de temperaturas de funcionamiento, la resistencia al polvo y al agua (norma IP), la resistencia a los golpes y el nivel de ruido. A continuación te mostramos las principales especificaciones requeridas por sector.
| Ámbitos de aplicación | Requisitos técnicos principales |
| Dispositivos médicos | Bajo nivel de ruido, apto para esterilización, biocompatible |
| Herramientas | Alta resistencia a los golpes y al polvo |
| Equipos de seguridad | Diseñados para su instalación en exteriores: arranque a bajas temperaturas y larga vida útil |
| Equipos ópticos | Bajo nivel de vibraciones, posicionamiento de alta precisión |
En los dispositivos médicos, se da prioridad a un bajo nivel de ruido por consideración hacia los pacientes; en las herramientas, a la resistencia a los impactos para soportar las condiciones del lugar de trabajo; y en los dispositivos de seguridad, a la capacidad de arranque a bajas temperaturas, pensando en su instalación al aire libre. En C.I. Takiron, personalizamos los motorreductores según el entorno de uso de cada cliente y ofrecemos una respuesta flexible, desde prototipos de alta calidad en lotes pequeños hasta la producción en serie.No dudes en consultarnos desde la fase de estudio de las especificaciones.
Resumen
Un reductor es un dispositivo que reduce la velocidad de giro del motor y aumenta el par, y se utiliza en un amplio abanico de campos, como la maquinaria industrial, los aparatos médicos y los equipos ópticos. Permite alcanzar un par elevado y un control preciso que no se podrían conseguir con el motor por sí solo, y desempeña un papel fundamental a la hora de combinar el tamaño reducido con el alto rendimiento de los equipos.
Si conoces las características de cada tipo, como los reductores de engranajes rectos o los planetarios, y analizas de forma global el par necesario, el juego y el entorno de uso, podrás elegir el reductor más adecuado. En C.I. Takiron ofrecemos soluciones óptimas que combinan motores sin núcleo y reductores, y te ayudamos con el diseño de tu producto desde la fase de estudio de las especificaciones.
Información sobre productos y consultas
Puedes consultar más detalles sobre los micromotores de C.I. Takiron en la siguiente página web.
- Página web del producto: https://cik-ele.com/
- Motores sin núcleo: https://cik-ele.com/products/list/coreless_motor/
- Motores sin escobillas: https://cik-ele.com/products/list/brushless_motor/
- Motorreductor: https://cik-ele.com/products/list/gearhead/
- Codificador: https://cik-ele.com/products/list/encoder/
Si tienes alguna duda a la hora de elegir un motor pequeño para el desarrollo de tus productos, no dudes en ponerte en contacto con nosotros a través del formulario de consulta. Nuestro equipo técnico analizará el uso y los requisitos que necesitas y te propondrá la solución más adecuada.
- Consultas: https://cik-ele.com/contact/
