TL;DR: La fuerza de sujeción en el datasheet de un electroimán se mide con un entrehierro cero, sobre una placa plana mecanizada de acero con bajo contenido de carbono y de espesor completo, con una tracción perpendicular directa. En condiciones de servicio, la pintura, el óxido, la rugosidad de la superficie, las chapas finas y las cargas laterales reducen esta cifra, y las pérdidas se acumulan. Dimensione en función del peor caso de superficie y dirección de la carga, no del número de catálogo, y utilice los grandes saltos entre los tamaños de carcasa como margen. La serie SH-ET de Shih Shin abarca desde el SH-ET2015 (Ø20 x 15 mm, 2 W, 2 kg nominales) hasta el SH-ET7040 (Ø70 x 40 mm, 24 W, 120 kg nominales, 100% ED). Valide con piezas de producción, luego envíe por correo electrónico los detalles de su aplicación para una verificación de dimensionamiento.
Un electroimán de sujeción es uno de los componentes más sencillos de una BOM: una bobina, un cuerpo de acero en forma de copa y una cara polar mecanizada. Esa sencillez oculta el error de adquisición más común en esta categoría. Un comprador compara la fuerza de sujeción del catálogo con la carga, solicita muestras y luego observa cómo el imán deja caer la pieza de trabajo a una fracción de la cifra nominal. La pieza rara vez es defectuosa. La especificación se midió bajo condiciones que la aplicación nunca experimenta.
Esta guía explica qué significa realmente el valor nominal, qué factores de su dispositivo de fijación determinan qué parte de este se mantiene y cómo dimensionar con suficiente margen para evitar una segunda ronda de muestreo. Utiliza la serie de imanes de sujeción SH-ET de Shih Shin como ejemplo práctico; la línea completa, que incluye solenoides tubulares y de marco, se encuentra en nuestra página de gama de productos de solenoides industriales.
Qué significa realmente la fuerza de sujeción nominal
La fuerza de sujeción en un datasheet se mide bajo condiciones de referencia: la cara polar acoplada en plano contra una placa de acero mecanizada con bajo contenido de carbono lo suficientemente gruesa como para conducir todo el flujo magnético, entrehierro cero, voltaje nominal en la bobina y una tracción aplicada lentamente, completamente perpendicular a la cara. Cambie cualquiera de esas condiciones y la fuerza medida disminuirá. Cambie varias a la vez, que es lo que ocurre en una máquina real, y las pérdidas se multiplican.
Considere el valor del catálogo como un límite máximo. La tarea de ingeniería no consiste en discutir con ese límite máximo; consiste en estimar qué tan por debajo de él opera su dispositivo de fijación, o mejor aún, mantener el margen suficiente para que la respuesta exacta deje de importar.
Entrehierro: Donde primero se pierde la fuerza de sujeción
El circuito magnético va desde la cara polar, a través de la pieza de trabajo, y regresa al cuerpo del imán. El acero conduce el flujo fácilmente; el aire apenas lo hace. Cualquier separación entre la cara polar y la pieza de trabajo introduce una capa de alta reluctancia en ese circuito, y la fuerza cae drásticamente a medida que se abre el entrehierro. La curva es más pronunciada justo en el cero, razón por la cual una pieza que casi toca se sujeta mucho peor que una pieza que hace contacto real.
El entrehierro no es solo la luz visible que se puede ver. En la práctica, incluye:
- Pintura y recubrimiento en polvo: capas no magnéticas con un espesor real, situadas exactamente donde se necesita el contacto de acero con acero.
- Óxido, cascarilla de laminación y recubrimientos en la superficie de la pieza de trabajo.
- Polvo, virutas y películas de aceite acumulados en la manipulación normal.
- Error de planicidad: una chapa doblada hace contacto en una línea o en un punto, y todo lo demás es entrehierro.
Si la pieza de trabajo llega pintada, o el dispositivo de fijación no puede presionar la pieza en plano contra la cara polar, asuma que solo una parte de la fuerza nominal se mantiene y dimensione para esa condición.
Acabado superficial, espesor de la placa y carga lateral
Rugosidad de la superficie
Una superficie fresada o cortada por oxicorte hace contacto con la cara polar en sus crestas; los valles actúan como entrehierro. Cuanto más rugosa sea la superficie de contacto, menor será el área de contacto real y menor será la fuerza de sujeción real. Una superficie rectificada sujeta notablemente mejor que una cortada con sierra únicamente por esta razón.
Espesor y material de la placa
La pieza de trabajo forma parte del circuito magnético. Las chapas finas se saturan: una vez que no pueden conducir más flujo, el flujo adicional no genera fuerza adicional, y un imán grande en un soporte delgado se comporta como un imán más pequeño. El material influye de la misma manera. El acero con bajo contenido de carbono es la referencia; los grados templados, con alto contenido de carbono y muchos tipos de acero inoxidable conducen mal el flujo y sujetan menos.
Carga lateral
La fuerza de sujeción nominal es una tracción directa, perpendicular a la cara. Una carga que actúa paralela a la cara se resiste únicamente por la fricción entre la cara polar y la pieza, y esa capacidad de fricción está muy por debajo de la tracción nominal. Si la pieza puede deslizarse, añada un tope mecánico que absorba el esfuerzo cortante, o bien realice el dimensionamiento basándose en el caso de deslizamiento en lugar del número de catálogo.
SH-ET Series Reference Data
La serie SH-ET abarca siete tamaños de carcasa desde Ø20 hasta Ø70 mm, cubriendo desde pequeños dispositivos de fijación hasta herramientas de extremo de brazo (end-of-arm tooling). El datasheet del SH-ET7040 también detalla aislamiento Clase B, una prueba Hi-pot a 600 V r.m.s. y ciclo de trabajo continuo del 100% ED.
| Modelo | Ø x H (mm) | Rosca de montaje | Peso | Potencia | Fuerza de sujeción nominal |
|---|---|---|---|---|---|
| SH-ET2015 | Ø20 x 15 | M3 | 25 g | 2 W | 2 kg |
| SH-ET2520 | Ø25 x 20 | M3 | 50 g | 4 W | 6 kg |
| SH-ET3025 | Ø30 x 25 | M3 | 130 g | 3.8 W | 10 kg |
| SH-ET4027 | Ø40 x 27 | M5 | 230 g | 6 W | 30 kg |
| SH-ET5030 | Ø50 x 30 | M4 | 350 g | 8 W | 50 kg |
| SH-ET5537 | Ø55 x 37 | M4 | 550 g | 10 W | 70 kg |
| SH-ET7040 | Ø70 x 40 | M4 | 800 g | 24 W | 120 kg |
Fuente: Datasheet de la serie SH-ET, Shih Shin Technology. Los valores son de referencia y están sujetos a revisión de diseño.
Citamos los valores de los datasheets tal como se emiten y señalamos cualquier dato que no hayamos podido verificar; las comprobaciones detrás de cada cifra publicada se describen en nuestro proceso editorial.
Dimensionamiento: El margen supera al cálculo de reducción exacto
Es posible modelar las pérdidas por entrehierro y saturación, pero en la mayoría de los dispositivos de fijación las variables de entrada (tolerancia del espesor de la pintura, estado de la superficie recibida, manipulación por parte del operador) no están controladas con la suficiente rigurosidad como para confiar en un cálculo preciso. El método práctico se compone de los siguientes pasos:
- Defina el peor de los casos. La pieza más pesada, la superficie más sucia, el mayor entrehierro creíble, la tracción más desviada del eje, además de cualquier vibración o aceleración que la máquina añada durante el movimiento.
- Elija una carcasa cuya capacidad nominal esté muy por encima de este. Los saltos entre las carcasas SH-ET son grandes: de 10 kg (SH-ET3025) a 30 kg (SH-ET4027) y a 50 kg (SH-ET5030). Utilice este salto como su margen en lugar de intentar ajustarlo al mínimo.
- Verifique el costo de este salto. La potencia y el calor aumentan con el tamaño: el SH-ET3025 consume 3.8 W, mientras que el SH-ET7040 consume 24 W. En sujeción continua, esta diferencia se refleja en la temperatura del gabinete y en el dimensionamiento de la fuente de alimentación. El peso es importante en los ejes móviles; 130 g frente a 800 g es una diferencia real en un brazo de pick-and-place rápido.
- Valide con piezas de producción. Una placa de laboratorio rectificada confirma que el imán cumple con su especificación nominal. Solo su pieza de trabajo real pintada, estampada o ligeramente doblada confirmará que la aplicación funciona.
¿Electroimán de sujeción o plato magnético permanente?
Ambos sujetan piezas ferrosas contra una cara. El comportamiento de control difiere, y esa diferencia suele definir la selección.
- Electroimán de sujeción: sujeta mientras está energizado, se libera en el momento en que se interrumpe la energía. Sencillo de controlar, de ciclo rápido, sin mecanismos que accionar para la liberación. La desventaja: un corte de energía libera la carga, por lo que una pieza suspendida sobre personas o equipos requiere un respaldo mecánico o una arquitectura diferente.
- Plato magnético permanente: sujeta sin consumo de energía y mantiene la sujeción durante un corte de corriente, pero requiere una palanca mecánica o un pulso de conmutación electropermanente para liberarse. Adecuado para sujeciones estáticas prolongadas, como la sujeción de piezas en máquinas herramienta.
Para líneas automatizadas que sujetan y liberan en cada ciclo, el electroimán es la opción natural; la especificación de 100% ED en el SH-ET7040 significa que su bobina está diseñada para permanecer energizada continuamente a voltaje nominal. Para cargas suspendidas donde la seguridad sea crítica, comience analizando el modo de falla, no la cifra de fuerza.
¿Va a reemplazar un imán de sujeción en un plano existente? Introduzca primero el número de pieza original en nuestra referencia cruzada de solenoides para ver si se adapta a una carcasa SH-ET antes de volver a homologar cualquier componente.
Para una verificación de dimensionamiento en función de su superficie real y dirección de carga, envíe un correo electrónico detallando la carga, los datos de montaje, el estado de la superficie, el ciclo de trabajo y el voltaje de alimentación a info@solenoids.com.tw. Nuestros ingenieros suelen responder en un plazo de 24 a 48 horas en días laborables, ya sea con una recomendación o con las preguntas que necesitemos responder antes de realizarla.
Preguntas frecuentes
El datasheet indica una fuerza de sujeción de 30 kg, pero mi imán deja caer la pieza con una carga muy inferior. ¿Está defectuoso?
Probablemente no. La fuerza nominal asume un entrehierro cero, una superficie plana y mecanizada de acero con bajo contenido de carbono de espesor completo y una tracción perpendicular directa. La pintura, el óxido, la rugosidad de la superficie, las chapas finas y las cargas laterales reducen la fuerza real, y las pérdidas se acumulan. Pruebe el imán en un banco de pruebas sobre una placa de acero rectificada a voltaje nominal: si cumple con su especificación allí, la solución reside en la aplicación (mediante la preparación de la superficie, la sujeción o una carcasa más grande), no en la pieza en sí.
¿Qué margen de seguridad debo considerar al seleccionar un electroimán de sujeción?
No existe un factor universal, ya que las pérdidas dependen de las condiciones de la superficie, el entrehierro y la dirección de la carga. Defina el peor caso (la superficie más sucia, el mayor entrehierro, tracción fuera de eje, vibraciones durante el movimiento) y luego elija una carcasa cuya fuerza nominal esté holgadamente por encima. En la serie SH-ET, el salto del SH-ET3025 (10 kg nominales, 3.8 W, 130 g) al SH-ET4027 (30 kg nominales, 6 W, 230 g) supone un costo menor en potencia y peso para obtener una ganancia sustancial en margen de seguridad. Confirme con piezas de producción antes del lanzamiento definitivo.
