La eficiencia y confiabilidad de los motores eléctricos dependen en gran medida del torque de arranque disponible. Calcular el torque de arranque es esencial para seleccionar, dimensionar y proteger motores según normativas IEEE e IEC.
El cálculo del torque de arranque en motores eléctricos permite predecir el comportamiento en el arranque y evitar fallos. Aquí encontrarás fórmulas, tablas, ejemplos y una calculadora IA especializada.
Calculadora con inteligencia artificial (IA) – Calculadora de torque de arranque en motores – IEEE, IEC
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- Calcular el torque de arranque para un motor trifásico de 15 kW, 400 V, 50 Hz, eficiencia 92%.
- ¿Cuál es el torque de arranque de un motor de 10 HP, 1800 rpm, factor de servicio 1.15?
- Comparar el torque de arranque de un motor IEC clase D vs clase B, 7.5 kW, 60 Hz.
- Determinar el torque de arranque para un motor con rotor bobinado, 22 kW, 380 V, 60 Hz.
Tablas de valores comunes de torque de arranque en motores – IEEE, IEC
| Tipo de Motor | Norma | Potencia (kW) | Voltaje (V) | Frecuencia (Hz) | Clase IEC | Torque de Arranque (Tarr) (% Tnom) | Corriente de Arranque (Iarr) (% Inom) | Velocidad Síncrona (rpm) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Trifásico Jaula de Ardilla | IEC 60034-12 | 7.5 | 400 | 50 | B | 140 | 600 | 1500 |
| Trifásico Jaula de Ardilla | IEC 60034-12 | 15 | 400 | 50 | C | 180 | 700 | 1500 |
| Trifásico Jaula de Ardilla | IEC 60034-12 | 22 | 400 | 50 | D | 250 | 800 | 1500 |
| Trifásico Jaula de Ardilla | IEEE 112 | 5.5 | 460 | 60 | B | 150 | 600 | 1800 |
| Trifásico Jaula de Ardilla | IEEE 112 | 11 | 460 | 60 | C | 200 | 700 | 1800 |
| Trifásico Jaula de Ardilla | IEEE 112 | 18.5 | 460 | 60 | D | 275 | 850 | 1800 |
| Monofásico Capacitor de Arranque | IEC 60034-12 | 2.2 | 230 | 50 | – | 300 | 800 | 3000 |
| Rotor Bobinado | IEC 60034-12 | 22 | 400 | 50 | – | 200-250 | 400-600 | 1500 |
| Trifásico Jaula de Ardilla | IEC 60034-12 | 30 | 400 | 50 | B | 140 | 600 | 1500 |
| Trifásico Jaula de Ardilla | IEC 60034-12 | 45 | 400 | 50 | C | 180 | 700 | 1500 |
| Trifásico Jaula de Ardilla | IEC 60034-12 | 55 | 400 | 50 | D | 250 | 800 | 1500 |
| Trifásico Jaula de Ardilla | IEEE 112 | 37 | 460 | 60 | B | 150 | 600 | 1800 |
| Trifásico Jaula de Ardilla | IEEE 112 | 75 | 460 | 60 | C | 200 | 700 | 1800 |
| Trifásico Jaula de Ardilla | IEEE 112 | 90 | 460 | 60 | D | 275 | 850 | 1800 |
En la tabla anterior se muestran valores típicos de torque de arranque (en porcentaje del torque nominal) y corriente de arranque (en porcentaje de la corriente nominal) para diferentes tipos de motores y clases IEC, según las normativas internacionales más relevantes.
Fórmulas para la calculadora de torque de arranque en motores – IEEE, IEC
El cálculo del torque de arranque en motores eléctricos se basa en fórmulas estandarizadas por IEEE e IEC. A continuación, se presentan las principales ecuaciones y la explicación detallada de cada variable involucrada.
Fórmula general del torque de un motor eléctrico
T = Pout / ω
Donde:
- T: Torque (Nm)
- Pout: Potencia de salida (W)
- ω: Velocidad angular (rad/s)
La velocidad angular ω se calcula como:
ω = 2πN / 60
Donde:
- N: Velocidad en revoluciones por minuto (rpm)
Torque de arranque basado en el torque nominal
Tarr = (Tarr / Tnom) × Tnom
Donde:
- Tarr: Torque de arranque (Nm)
- Tnom: Torque nominal (Nm)
- Tarr / Tnom: Relación de torque de arranque a torque nominal (adimensional, típicamente 1.4 a 2.75 según clase IEC)
El torque nominal se calcula a partir de la potencia nominal y la velocidad nominal:
Tnom = Pnom × 9550 / Nnom
Donde:
- Pnom: Potencia nominal (kW)
- Nnom: Velocidad nominal (rpm)
- El factor 9550 convierte kW y rpm a Nm
Corriente de arranque
Iarr = (Iarr / Inom) × Inom
Donde:
- Iarr: Corriente de arranque (A)
- Inom: Corriente nominal (A)
- Iarr / Inom: Relación de corriente de arranque a corriente nominal (típicamente 6 a 8 veces para motores estándar)
Valores comunes de variables según normativas IEEE e IEC
- Torque de arranque (Tarr / Tnom):
- IEC Clase B: 1.4 a 1.6
- IEC Clase C: 1.7 a 2.0
- IEC Clase D: 2.5 a 2.75
- IEEE NEMA B: 1.5
- IEEE NEMA C: 2.0
- IEEE NEMA D: 2.75
- Corriente de arranque (Iarr / Inom):
- IEC Clase B: 6.0
- IEC Clase C: 7.0
- IEC Clase D: 8.0
- Velocidad nominal (Nnom): 2 a 6 polos: 3000, 1500, 1000, 750 rpm (50 Hz); 3600, 1800, 1200, 900 rpm (60 Hz)
- Potencia nominal (Pnom): 0.75 kW a 500 kW (estándar industrial)
Para más detalles sobre normativas, consulta IEC 60034-12 y IEEE 112.
Ejemplos del mundo real: cálculo de torque de arranque en motores según IEEE, IEC
Ejemplo 1: Motor trifásico IEC Clase B, 15 kW, 400 V, 50 Hz
Datos:
- Potencia nominal (Pnom): 15 kW
- Voltaje: 400 V
- Frecuencia: 50 Hz
- Clase IEC: B
- Velocidad nominal (Nnom): 1475 rpm (motor de 4 polos, típico)
- Relación de torque de arranque: 1.5 (IEC B)
1. Calcular el torque nominal:
2. Calcular el torque de arranque:
3. Interpretación: El motor puede entregar 145.49 Nm al arranque, suficiente para cargas típicas industriales.
Ejemplo 2: Comparación entre IEC Clase C y D, 22 kW, 400 V, 50 Hz
Datos:
- Potencia nominal (Pnom): 22 kW
- Voltaje: 400 V
- Frecuencia: 50 Hz
- Velocidad nominal (Nnom): 1470 rpm (motor de 4 polos, típico)
- Clase IEC C: Relación de torque de arranque 1.8
- Clase IEC D: Relación de torque de arranque 2.6
1. Calcular el torque nominal:
2. Calcular el torque de arranque para cada clase:
- Clase C: Tarr = 1.8 × 143.01 = 257.42 Nm
- Clase D: Tarr = 2.6 × 143.01 = 371.83 Nm
3. Interpretación: Un motor clase D es preferible para cargas de alto inercia o arranques difíciles.
Consideraciones adicionales y recomendaciones prácticas
- El torque de arranque debe superar el torque resistente de la carga para evitar bloqueos.
- La corriente de arranque elevada puede afectar la red eléctrica; considere arrancadores suaves o variadores de frecuencia.
- La selección de la clase IEC o NEMA depende del tipo de carga (bomba, ventilador, compresor, etc.).
- Verifique siempre los datos de placa y consulte las curvas características del fabricante.
- Para aplicaciones críticas, utilice herramientas de simulación y cálculo avanzadas, como la calculadora IA incluida.
El cálculo preciso del torque de arranque es fundamental para la confiabilidad y eficiencia de los sistemas motrices industriales. Utilizar las fórmulas y tablas según IEEE e IEC garantiza la correcta selección y protección de motores eléctricos.
Para profundizar, revisa los recursos oficiales de IEC y IEEE, así como manuales de fabricantes líderes como Siemens y ABB.