Calculadora de Torque para Motores Eléctricos: Fórmulas, Tablas y Tips

¿Qué es el Torque en un Motor Eléctrico?

El torque (T) es la fuerza que causa la rotación de un objeto. En motores eléctricos, el torque es el producto de la fuerza electromagnética generada en el estator y la distancia a la que esa fuerza actúa sobre el rotor.

El torque es esencial para que un motor pueda mover una carga, y depende directamente de la corriente eléctrica, la potencia y las características de diseño del motor.

Fórmulas para el Cálculo del Torque en Motores Eléctricos

Existen varias fórmulas clave para calcular el torque en motores eléctricos, dependiendo del tipo de motor (CA o CC) y de la información disponible.

A continuación, se presentan las fórmulas más comunes:

1. Torque en Motores de Corriente Alterna (CA)

En un motor de inducción trifásico, el torque se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:

Donde:

• T, es el torque en Newton-metro (Nm).
• P, es la potencia mecánica desarrollada por el motor (en vatios o W).
• Ns, es la velocidad sincrónica del motor en revoluciones por minuto (RPM).

Para convertir esta fórmula a torque en libras-pie (lb-ft), podemos usar el factor de conversión:

En esta fórmula:

• P, es la potencia en caballos de fuerza (HP).
• Ns,​ es la velocidad en RPM.
• 5252, es el factor de conversión para torque en lb-ft.

2. Torque en Motores de Corriente Continua (CC)

Para los motores de corriente continua, el torque se calcula con la fórmula:

Donde:

• T, es el torque en Newton-metro (Nm).
• Kt, es la constante de torque del motor en Nm/A.
• I, es la corriente en amperios (A).

La constante de torque, Kt​, depende del diseño del motor y se relaciona directamente con la constante de la fuerza electromotriz.

3. Cálculo del Torque a partir de la Potencia Eléctrica

Si conocemos la potencia eléctrica de entrada y la eficiencia del motor, podemos estimar el torque usando:

Donde:

• Pel​, es la potencia eléctrica de entrada en vatios.
• η, es la eficiencia del motor.
• Ns, es la velocidad del motor en RPM.

Ejemplo de Cálculo de Torque en un Motor de Corriente Alterna (CA)

Supongamos que tenemos un motor de inducción trifásico con las siguientes características:

• Potencia nominal: 30 HP
• Velocidad de rotación: 1450 RPM
• Eficiencia del motor: 88% (0.88)

Vamos a calcular el torque que este motor genera a plena carga.

Paso 1: Convertir la Potencia de HP a Vatios

Primero, convertimos la potencia del motor de HP a vatios (W). Sabemos que 1 HP = 746 W, por lo tanto:

Esta es la potencia mecánica que el motor entrega a su carga.

Paso 2: Aplicar la Fórmula para el Cálculo de Torque

Utilizamos la fórmula para calcular el torque en motores de inducción:

Donde:

• P, es la potencia mecánica en vatios (W).
• Ns, es la velocidad de rotación del motor en RPM.

Sustituimos los valores:

Finalmente, obtenemos el torque:

Paso 3: Interpretación del Resultado

Este motor genera un torque de 147.6 Nm a plena carga. Este valor de torque es adecuado para aplicaciones donde se necesita mover una carga con una potencia de 30 HP a una velocidad de 1450 RPM.

Este tipo de motor es común en sistemas de bombeo, ventiladores industriales, compresores de aire y cintas transportadoras.

Paso 4: Considerar la Eficiencia

Aunque en este caso no hemos usado la eficiencia directamente en el cálculo, es importante recordar que un motor menos eficiente requeriría más potencia de entrada para generar el mismo torque.

Si incluimos la eficiencia en el cálculo, la potencia eléctrica de entrada sería:

Esto significa que el motor consume 25,432 W de potencia eléctrica para entregar 22,380 W de potencia mecánica, generando así un torque de 147.6 Nm.

Factores que Afectan el Torque

El torque en un motor eléctrico puede verse influenciado por varios factores, como la tensión de alimentación, la corriente, la frecuencia de la alimentación en motores de CA y las características de diseño del motor.

Es importante que los ingenieros consideren estos factores durante la selección y operación de los motores para asegurar que el motor sea capaz de entregar el torque necesario para una aplicación específica.

• Velocidad: El torque varía inversamente con la velocidad del motor. A medida que aumenta la velocidad, el torque disminuye si la potencia se mantiene constante.
• Corriente: En un motor de corriente continua, el torque es directamente proporcional a la corriente, lo que significa que, a mayor corriente, mayor torque.
• Eficiencia del motor: Un motor con mayor eficiencia convierte más potencia eléctrica en potencia mecánica, aumentando el torque disponible para mover la carga.

Tabla 1: Torque en Motores de Inducción Trifásicos (50 Hz)

Tabla 2: Torque en Motores Monofásicos (50 Hz)

Tabla 3: Torque en Motores de Inducción Trifásicos (60 Hz)

Preguntas Frecuentes (FAQ)

¿Cómo se relaciona el torque con la potencia en un motor eléctrico?

El torque y la potencia están relacionados a través de la velocidad de rotación.

A mayor potencia, generalmente se puede generar más torque, pero esto también depende de la velocidad a la que opera el motor.

¿Es posible aumentar el torque de un motor eléctrico?

Sí, es posible aumentar el torque de un motor eléctrico mediante el uso de engranajes, poleas o variadores de frecuencia.

También se puede seleccionar un motor con mayor potencia para aplicaciones que requieren más torque.

¿Cómo puedo mejorar el torque en mi motor?

El torque puede mejorarse ajustando la potencia o reduciendo la velocidad.

Además, el uso de un VFD permite un control más preciso sobre el torque del motor.

¿Qué es el torque de arranque en un motor eléctrico?

El torque de arranque es la cantidad de torque que un motor eléctrico puede generar al inicio de su operación.

Este valor es crucial para aplicaciones que requieren que el motor inicie bajo carga.

¿Cómo se mide el torque en un motor eléctrico?

El torque en un motor eléctrico se puede medir utilizando un dinamómetro o un medidor de torque.

Estos dispositivos permiten obtener lecturas precisas del torque generado por el motor durante su operación.

¿Qué sucede si el motor no tiene suficiente torque?

Si un motor no genera suficiente torque para mover la carga, no podrá arrancar correctamente o podría sobrecalentarse y dañarse.