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Casi la mitad de la electricidad que se consume en el mundo la usan motores eléctricos: los de los ascensores, las bombas de agua, los ventiladores, los compresores de los frigoríficos o los coches eléctricos. Todos se basan en la misma idea.
La idea básica: imanes que se empujan
Cuando una corriente circula por un cable, a su alrededor aparece un campo magnético. Si ese cable está dentro de otro campo magnético, por ejemplo el de un imán, aparece una fuerza que lo empuja. Si el cable tiene forma de espira y puede girar, esa fuerza lo hace girar. Eso es un motor.
Todo motor tiene dos partes:
- Estátor: la parte fija, normalmente con bobinas que crean el campo magnético.
- Rotor: la parte que gira, unida al eje que mueve la máquina.
El motor de inducción: el más usado
La mayoría de los motores industriales son motores asíncronos o de inducción, y su funcionamiento es especialmente ingenioso.
1. El campo magnético giratorio
El estátor tiene tres bobinas alimentadas por las tres fases de la red, desplazadas en el espacio. Como las tres corrientes están desfasadas en el tiempo, el campo magnético que crean juntas gira dentro del motor, sin que nada se mueva físicamente.
La velocidad de ese campo se llama velocidad de sincronismo y depende de la frecuencia de la red y del número de polos del motor:
n_s = 60 · f / p (p = pares de polos)
Con 50 Hz y 2 pares de polos (4 polos): n_s = 60 · 50 / 2 = 1500 revoluciones por minuto.
2. Corrientes inducidas en el rotor
El rotor más común es de jaula de ardilla: barras de aluminio o cobre unidas por anillos en los extremos. El campo giratorio corta esas barras y, por inducción, aparecen corrientes en ellas. Esas corrientes, dentro del campo magnético, producen la fuerza que hace girar el rotor.
3. El deslizamiento
El rotor nunca llega a girar tan rápido como el campo: si lo hiciera, el campo no cortaría las barras, no habría corrientes inducidas y no habría fuerza. La diferencia se llama deslizamiento y suele ser de un pequeño tanto por ciento.
Un motor de 4 polos que gira a 1450 r/min tiene un deslizamiento de (1500 − 1450) / 1500 ≈ 3,3 %.
Otros tipos de motor
- Motores síncronos: giran exactamente a la velocidad del campo. Se usan en generadores de centrales y en algunos accionamientos de precisión.
- Motores de corriente continua: fáciles de regular; hoy se ven en juguetes, automoción y algunas aplicaciones industriales.
- Motores de imanes permanentes sin escobillas: muy eficientes; los usan muchos vehículos eléctricos, drones y electrodomésticos modernos.
- Motores monofásicos: en electrodomésticos pequeños. Necesitan un condensador o un devanado auxiliar para arrancar, porque una sola fase no crea por sí misma un campo giratorio.
Cómo leer la placa de características
Todo motor lleva una placa con sus datos principales:
- Potencia (kW): la potencia mecánica que entrega en el eje, no la eléctrica que consume.
- Tensión y conexión: por ejemplo «230/400 V Δ/Y», que indica cómo conectar sus bobinas según la red.
- Corriente nominal (A) para cada tensión.
- Velocidad (r/min): algo menor que la de sincronismo por el deslizamiento.
- Factor de potencia (cos φ) y rendimiento.
Con esos datos se eligen los cables, las protecciones y el sistema de arranque. Ese trabajo lo hace un técnico competente o una empresa instaladora habilitada.