La calculadora de tiempo de arranque en motores eléctricos – IEC, IEEE permite estimar el tiempo crítico de aceleración. Es fundamental para proteger motores, optimizar arranques y cumplir normativas internacionales en instalaciones industriales.
Aquí descubrirás tablas, fórmulas, ejemplos reales y una calculadora IA para el cálculo preciso según IEC y IEEE.
Calculadora con inteligencia artificial (IA) – Calculadora de tiempo de arranque en motores eléctricos – IEC, IEEE
- ¡Hola! ¿En qué cálculo, conversión o pregunta puedo ayudarte?
- Calcular el tiempo de arranque de un motor de 75 kW, 400 V, rotor jaula, carga de ventilador.
- Determinar el tiempo de arranque para un motor de 250 HP, 460 V, arranque directo, carga de bomba centrífuga.
- ¿Cuál es el tiempo de arranque de un motor de 30 kW, 380 V, con par de arranque 1.8 y par de carga 1.2?
- Simular el arranque de un motor de 90 kW, 415 V, con inercia de 12 kg·m² y par resistente 0.8.
Tablas de valores comunes para la Calculadora de tiempo de arranque en motores eléctricos – IEC, IEEE
| Potencia (kW) | Tensión (V) | Tipo de arranque | Par de arranque (Tst/Tn) | Par de carga (Tc/Tn) | Inercia (J, kg·m²) | Tiempo de arranque típico (s) | Norma aplicable |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 7.5 | 400 | Directo | 2.2 | 1.0 | 0.5 | 2.5 | IEC 60034-12 |
| 15 | 415 | Estrella-Triángulo | 1.6 | 0.8 | 1.2 | 4.0 | IEC 60034-12 |
| 30 | 380 | Directo | 2.0 | 1.2 | 2.5 | 5.5 | IEEE 841 |
| 55 | 460 | Arrancador suave | 1.4 | 0.7 | 4.0 | 8.0 | IEC 60947-4-2 |
| 90 | 415 | Directo | 2.1 | 1.0 | 8.5 | 12.0 | IEEE 112 |
| 132 | 690 | Arrancador suave | 1.5 | 0.9 | 15.0 | 18.0 | IEC 60034-12 |
| 250 | 460 | Directo | 2.0 | 1.1 | 35.0 | 25.0 | IEEE 841 |
| 400 | 690 | Arrancador suave | 1.3 | 0.8 | 60.0 | 35.0 | IEC 60034-12 |
En la tabla anterior se muestran valores típicos de motores industriales, sus condiciones de arranque y los tiempos de aceleración más frecuentes según las normativas IEC y IEEE. Estos valores pueden variar dependiendo de la aplicación, la carga y el tipo de arranque seleccionado.
Fórmulas para la Calculadora de tiempo de arranque en motores eléctricos – IEC, IEEE
El cálculo del tiempo de arranque de un motor eléctrico se basa en la integración del momento de inercia y la diferencia entre el par motor y el par resistente. Las normativas IEC 60034-12 y IEEE 112 establecen los métodos de cálculo y los parámetros a considerar.
- tarranque: Tiempo de arranque (s)
- J: Momento de inercia total (kg·m²), suma de inercia del motor y de la carga
- Tn: Par nominal del motor (Nm)
- Tm(ω): Par desarrollado por el motor en función de la velocidad (Nm)
- Tc(ω): Par resistente de la carga en función de la velocidad (Nm)
- ωi: Velocidad inicial (rad/s), normalmente 0
- ωf: Velocidad final (rad/s), normalmente la velocidad nominal
En la práctica, la integral se resuelve numéricamente o se aproxima usando valores medios de par motor y par de carga. Para cargas típicas, se pueden usar fórmulas simplificadas:
- Tst: Par de arranque del motor (Nm)
- Tc: Par de carga al arranque (Nm)
- ωn: Velocidad angular nominal (rad/s)
Para motores de inducción trifásicos, el par de arranque suele estar entre 1.5 y 2.5 veces el par nominal, dependiendo del diseño y la clase del motor (IEC Design N, IEEE Design B, etc.). El par de carga depende del tipo de máquina accionada:
- Ventiladores y bombas centrífugas: Par de carga proporcional al cuadrado de la velocidad.
- Compresores, transportadores: Par de carga casi constante.
- Molinos, mezcladores: Par de carga creciente con la velocidad.
El momento de inercia total (J) es la suma de la inercia del rotor del motor y la inercia reflejada de la carga al eje del motor. Valores típicos de J para motores industriales varían de 0.1 a 100 kg·m², dependiendo de la potencia y la aplicación.
Valores comunes de variables en la calculadora de tiempo de arranque
- J (kg·m²): 0.1 – 100 (pequeños motores a grandes aplicaciones industriales)
- Tst (Nm): 1.5 – 2.5 × Tn (según diseño IEC/IEEE)
- Tc (Nm): 0.5 – 1.2 × Tn (según tipo de carga)
- ωn (rad/s): 94.25 (para 1500 rpm), 104.72 (para 1600 rpm), 157.08 (para 3000 rpm)
Para obtener el par nominal (Tn) a partir de la potencia y la velocidad:
- P: Potencia nominal (kW)
- n: Velocidad nominal (rpm)
Estas fórmulas y valores permiten calcular el tiempo de arranque de motores eléctricos bajo diferentes condiciones y conforme a las normativas internacionales.
Ejemplos del mundo real sobre la Calculadora de tiempo de arranque en motores eléctricos – IEC, IEEE
Ejemplo 1: Motor de 30 kW para bomba centrífuga
- Potencia: 30 kW
- Tensión: 380 V
- Velocidad nominal: 1475 rpm
- Momento de inercia total (J): 2.5 kg·m²
- Par de arranque (Tst): 2.0 × Tn
- Par de carga al arranque (Tc): 1.2 × Tn
1. Calcular el par nominal:
2. Par de arranque y par de carga:
- Tst = 2.0 × 194.3 = 388.6 Nm
- Tc = 1.2 × 194.3 = 233.2 Nm
3. Velocidad angular nominal:
4. Aplicando la fórmula simplificada:
Resultado: El tiempo de arranque estimado es de 2.5 segundos, cumpliendo con los límites de IEC 60034-12.
Ejemplo 2: Motor de 250 HP para compresor industrial
- Potencia: 250 HP (186 kW)
- Tensión: 460 V
- Velocidad nominal: 1780 rpm
- Momento de inercia total (J): 35 kg·m²
- Par de arranque (Tst): 2.0 × Tn
- Par de carga al arranque (Tc): 1.1 × Tn
1. Calcular el par nominal:
2. Par de arranque y par de carga:
- Tst = 2.0 × 998.2 = 1996.4 Nm
- Tc = 1.1 × 998.2 = 1097.9 Nm
3. Velocidad angular nominal:
4. Aplicando la fórmula simplificada:
Resultado: El tiempo de arranque estimado es de 7.3 segundos, dentro de los límites recomendados por IEEE 841.
Consideraciones adicionales y recomendaciones prácticas
- El tiempo de arranque debe ser menor al tiempo térmico máximo del motor para evitar daños.
- En aplicaciones con alta inercia, se recomienda el uso de arrancadores suaves o variadores de frecuencia.
- La selección del motor debe considerar el par de arranque y la inercia de la carga para evitar sobrecalentamientos.
- Las normativas IEC y IEEE establecen límites máximos de tiempo de arranque y criterios de protección térmica.
- El cálculo preciso requiere conocer la curva de par del motor y la curva de par de la carga.
Para más información técnica y normativa, consulta los siguientes recursos de autoridad:
- IEC 60034-12: Rotating electrical machines – Starting performance of single-speed three-phase cage induction motors
- IEEE Std 841-2021: IEEE Standard for Petroleum and Chemical Industry—Severe Duty Totally Enclosed Fan-Cooled (TEFC) Squirrel Cage Induction Motors
- NEMA MG 1: Motors and Generators
La correcta aplicación de la calculadora de tiempo de arranque en motores eléctricos – IEC, IEEE es esencial para la confiabilidad y seguridad de los sistemas eléctricos industriales.