La «potencia nominal», que siempre aparece en los catálogos de motores y equipos de alimentación.
Aunque es un indicador importante a la hora de elegir un producto, puede que haya menos gente de lo que parece que entienda bien en qué se diferencia de la potencia máxima o del consumo eléctrico.
La potencia nominal es el valor de referencia que indica el rendimiento de salida del equipo garantizado por el fabricante.
Si eliges el equipo sin entender bien este valor, puedes encontrarte con problemas como averías por sobrecarga, aumento de la temperatura o no conseguir el rendimiento esperado. Sobre todo al desarrollar productos que incorporan motores pequeños, entender bien la potencia nominal es el primer paso para garantizar la fiabilidad.
En este artículo te lo explicamos todo, desde la definición básica de la potencia nominal hasta cómo calcularla y los aspectos que hay que tener en cuenta a la hora de elegir un motor, todo ello basándonos en fundamentos técnicos.
Te ofrecemos conocimientos que los ingenieros de desarrollo podéis aplicar en vuestro día a día.
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El significado básico y la importancia de la potencia nominal
La potencia nominal es el valor máximo de potencia con el que el equipo puede funcionar de forma continua y segura en las condiciones especificadas.
Según la norma JIS, el «rating» (potencia nominal) se define como «el límite de uso garantizado para una máquina rotativa», y la potencia nominal se considera la potencia en el eje (potencia mecánica) correspondiente a dicho rating.
En los motores, se refiere a la potencia que se genera de forma continua y que ofrece las mejores características a la tensión y frecuencia nominales; en las fuentes de alimentación, se refiere a la potencia máxima que se puede suministrar de forma estable.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Definición y función de la potencia nominal
- Relación entre la potencia nominal y el aumento de temperatura
- Rango de rendimiento garantizado por la potencia nominal
Este valor sirve de referencia para el rendimiento garantizado por el fabricante y te ayuda a elegir el producto adecuado. Sobre todo en el ámbito de los motores pequeños, donde hay que compaginar un tamaño reducido con una potencia elevada, entender bien la potencia nominal te permite tomar las decisiones correctas en la fase de diseño.
Definición y función de la potencia nominal
La potencia nominal es la potencia a la que el motor puede funcionar de forma continua, dentro de los límites térmicos permitidos y en las condiciones de uso especificadas (temperatura ambiente, condiciones de funcionamiento, condiciones de refrigeración, etc.), y constituye el estándar de rendimiento que garantiza el fabricante. En los motores, se indica como potencia en el eje.
En la norma JIS C 4034-1 (máquinas eléctricas rotativas), la potencia nominal se define como el valor de potencia correspondiente a la capacidad nominal. En la práctica, se refiere a la potencia en el eje que puede generarse de forma continua en las condiciones nominales especificadas por el fabricante.
Si eliges los equipos basándote en este valor, evitarás el riesgo de averías por sobrecarga y garantizarás la fiabilidad a largo plazo. Conocer bien la potencia nominal en la fase de desarrollo es fundamental para garantizar la seguridad y la durabilidad del producto.
Relación entre la potencia nominal y el aumento de temperatura
Cuando el motor convierte la energía eléctrica en energía mecánica, genera calor debido a pérdidas como las de cobre y las de hierro.
Si lo usas por debajo de la potencia nominal, el aumento de temperatura se mantendrá dentro de los límites permitidos, lo que evita que se quemen los devanados y que se deterioren los componentes.
| Factores | Contenido |
| Pérdidas por cobre | Calentamiento debido a la resistencia del bobinado |
| Pérdidas en el hierro | Calentamiento debido a las pérdidas magnéticas del núcleo de hierro |
| Pérdidas mecánicas | Generación de calor por la fricción de los cojinetes o la resistencia aerodinámica |
Dado que el control de la temperatura influye directamente en la vida útil de los equipos, la potencia nominal es un indicador clave en el diseño térmico. En concreto, en los motores sin núcleo, al no tener núcleo de hierro, no se producen pérdidas por hierro, lo que permite una gestión térmica más eficiente.
En aplicaciones como los dispositivos médicos o los equipos ópticos, en las que se requiere un funcionamiento continuo durante largos periodos de tiempo, un funcionamiento estable que limite el aumento de temperatura es clave para la fiabilidad.
Rango de rendimiento garantizado por la potencia nominal
Cuando funciona a la potencia nominal, el motor alcanza la velocidad de giro nominal y el par nominal. En estas condiciones, se optimizan prestaciones como la eficiencia y el factor de potencia, lo que permite sacar el máximo partido a la capacidad del equipo.
Existe una relación clara entre la potencia, el par y la velocidad de rotación de un motor (más adelante se explican las fórmulas de cálculo detalladas). A partir de esta relación, si se conocen la potencia nominal y la velocidad de rotación nominal, también se determina el par nominal que puede desarrollar el motor.
Por ejemplo, si se trata de un motor con una potencia nominal de 1 W y una velocidad de giro nominal de 6.000 rpm, se calcula que puede generar un par de aproximadamente 1,59 mN·m (0,00159 N·m) de forma continua en las condiciones especificadas.
Si se utiliza fuera de las condiciones nominales, es posible que no se obtenga el rendimiento previsto, por lo que es importante verificarlo en la fase de diseño.
Los motores sin núcleo de C.I. Takiron permiten un control de alta precisión dentro del rango de potencia nominal gracias a sus características de giro suave, que prácticamente no generan par de cogging.
Goza de gran prestigio en aplicaciones que requieren unas características de potencia estables, como los endoscopios médicos o los equipos de precisión industriales.
La diferencia entre la potencia nominal y otros términos relacionados
Para entender bien la potencia nominal, es importante saber en qué se diferencia de la potencia máxima y del consumo eléctrico.
La potencia máxima (potencia máxima instantánea) es la potencia que se puede alcanzar de forma temporal, por ejemplo, al arrancar, mientras que la potencia nominal se refiere a la potencia con la que se puede funcionar de forma continua en las condiciones especificadas.
El consumo eléctrico es la potencia de entrada necesaria para que el aparato funcione, y la potencia nominal es la potencia que el aparato puede generar.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- La diferencia entre la potencia nominal y la potencia máxima
- Relación entre la potencia nominal y el consumo eléctrico
- La diferencia entre la potencia nominal de entrada y la potencia nominal de salida
Además, la potencia nominal de entrada indica la potencia necesaria para que el equipo rinda al máximo. Entender estas diferencias te permite elegir el equipo adecuado y garantizar un funcionamiento seguro. A la hora de elegir un motor, es importante distinguir bien estos términos y tomar una decisión que se adapte a las condiciones reales de uso.
La diferencia entre la potencia nominal y la potencia máxima
La potencia máxima es la potencia que el equipo puede generar de forma instantánea, y se basa en un uso de corta duración, como al arrancar el motor. Por otro lado, la potencia nominal indica la potencia con la que se puede funcionar de forma continua en condiciones especificadas.
Por ejemplo, aunque un motor pequeño con una potencia nominal de 1 W pueda generar instantáneamente una potencia equivalente a 2 W al arrancar, si se mantiene esta situación, la temperatura del bobinado subirá rápidamente, lo que provocaría el deterioro del aislamiento o incluso que se queme.
El funcionamiento continuo a la potencia máxima puede provocar sobrecalentamiento o averías, por lo que, en condiciones normales de funcionamiento, se recomienda utilizar el equipo a una potencia inferior a la nominal.
En aplicaciones como los dispositivos médicos o los equipos industriales, en las que se requiere un funcionamiento continuo durante largos periodos de tiempo, el diseño basado en la potencia nominal es fundamental para garantizar la fiabilidad. Aunque un producto pueda soportar picos de carga momentáneos, es precisamente la estabilidad durante el funcionamiento continuo lo que determina la calidad del producto.
Relación entre la potencia nominal y el consumo eléctrico
El consumo eléctrico es la potencia que se suministra desde el exterior para que el aparato funcione. Por otro lado, la potencia nominal es la potencia que se puede obtener del aparato.
En los motores, como parte de la energía eléctrica de entrada se pierde en forma de pérdidas en el cobre, en el hierro y mecánicas, la potencia de salida es menor que la de entrada. Esta relación se muestra en la tabla siguiente.
| Elemento | Definición | Ejemplo con un motor |
| Consumo eléctrico (potencia de entrada) | Energía que se suministra al equipo | Tensión de alimentación × corriente en los terminales del motor |
| Potencia nominal | La potencia de salida que puede generar el equipo | Potencia mecánica que se puede obtener del eje |
| Eficiencia | Potencia de salida ÷ Potencia de entrada × 100 | En nuestros motores sin núcleo, ronda el 70 % (varía según el tamaño). |
Por ejemplo, para obtener una potencia nominal de 1 W con un motor con una eficiencia del 70 %, se necesita un consumo eléctrico de aproximadamente 1,43 W. A la hora de elegir los equipos, hay que tener en cuenta esta relación para calcular la capacidad de la fuente de alimentación y diseñar el cableado.
Como los motores sin núcleo no tienen núcleo de hierro en el rotor, no se producen las pérdidas en el hierro propias de este, lo que permite un funcionamiento de alta eficiencia.
Gracias a esta característica, los motores compactos de C.I. Takiron permiten un diseño de bajo consumo, lo que contribuye a que los dispositivos que funcionan con batería tengan una mayor autonomía.
La diferencia entre la potencia nominal de entrada y la potencia nominal de salida
La potencia nominal de entrada es la que necesita el equipo para funcionar al máximo rendimiento, y se expresa en tensión y corriente.
La potencia nominal es el valor máximo que el aparato puede generar de forma estable.
Si en el catálogo de un motor aparece, por ejemplo, «tensión nominal: 3 V, corriente nominal: 0,5 A, potencia nominal: 1 W», eso significa que se garantiza la potencia nominal (1 W) bajo las condiciones de entrada nominales (3 V, 0,5 A = 1,5 W).Por eso, es importante comprobar las especificaciones de la fuente de alimentación.
Si lo utilizas con una tensión inferior a la nominal, es posible que no se alcance la potencia nominal. Por el contrario, si le aplicas una tensión muy superior a la nominal, existe el riesgo de que se estropee.
Algunos de los motores pequeños de C.I. Takiron son compatibles con el arranque a baja tensión, a partir de tan solo 1,0 V, lo que permite un diseño flexible en dispositivos que funcionan con pilas.
Entender bien la relación entre la potencia nominal de entrada y la de salida durante la fase de desarrollo te ayuda a diseñar productos seguros y fiables.
Cálculo y selección de la potencia nominal de un motor
La potencia nominal del motor se puede calcular a partir de la relación entre el par y la velocidad de rotación.
Sin embargo, a la hora de elegir, hay que tener en cuenta no solo las fórmulas de cálculo, sino también diversas condiciones, como el par de carga, el momento de inercia de la carga y los patrones de funcionamiento.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Fórmula básica para calcular la potencia del motor
- Selección de la potencia nominal teniendo en cuenta la carga real
- El factor de seguridad y la eficiencia a la hora de seleccionar la potencia nominal
Además, a la hora de elegir la potencia nominal, es importante dejar un margen adecuado respecto a la carga real.
Si la potencia nominal es demasiado baja, hay riesgo de averías por sobrecarga, y si es demasiado alta, resulta desfavorable en cuanto a costes iniciales y eficiencia energética.
Si eliges bien, podrás alargar la vida útil de los equipos y optimizar los costes al mismo tiempo.
Fórmula básica para calcular la potencia del motor
La potencia del motor se calcula a partir del par y la velocidad de giro. Aunque ya lo mencionamos en la explicación anterior sobre la potencia nominal, aquí te voy a explicar con detalle la fórmula de cálculo y la conversión de unidades.
| Elemento | Fórmula | Observaciones |
| Fórmula básica | Potencia (W) = Par (N·m) × Velocidad angular (rad/s) | Fórmula estándar en el sistema de unidades del SI |
| Fórmula práctica | Potencia (W) = par (N·m) × velocidad de rotación (rpm) × 2π / 60 | Se usa cuando se indica en rpm |
| Fórmula simplificada | Potencia (W) ≈ par (N·m) × velocidad de rotación (rpm) / 9,550 | Para cálculos aproximados |
Por ejemplo, la potencia de un motor con un par de 10 mN·m (0,01 N·m) y una velocidad de giro de 6.000 rpm se puede calcular de la siguiente manera:
Potencia = 0,01 × 6.000 × 2π / 60 ≒ 6,28 W
De esta fórmula se desprende que, aunque la potencia de salida sea la misma, las características difieren entre los modelos de alta velocidad y bajo par y los de baja velocidad y alto par.
En los equipos ópticos, como se requiere una respuesta rápida, se suelen elegir los modelos de alta velocidad, mientras que en las herramientas industriales, como se necesita un par elevado, se suelen elegir los modelos de baja velocidad.
Elegir las características adecuadas según el uso es la clave para sacar el máximo partido al rendimiento del producto.
Selección de la potencia nominal teniendo en cuenta la carga real
A la hora de elegir un motor, hay que evaluar de forma integral el par de carga, el momento de inercia, los patrones de aceleración y deceleración, y el ciclo de trabajo, entre otros factores. En el caso del funcionamiento intermitente, gracias al efecto de disipación térmica, en algunos casos se puede soportar una carga instantánea superior a la potencia nominal.
[Principales factores a tener en cuenta a la hora de elegir]
- Par de carga en régimen estable
- Par máximo durante la aceleración y la desaceleración
- Momento de inercia de la carga
- Modos de funcionamiento (continuo/intermitente)
- Condiciones de temperatura ambiente
Es importante hacer la simulación en condiciones lo más parecidas posible a las reales.
Por ejemplo, en el caso de las bombas médicas, como se parte de la base de que van a funcionar de forma continua, se tiene en cuenta al máximo la potencia nominal; en cambio, en las cerraduras electrónicas, como su funcionamiento es intermitente y de corta duración, pueden soportar cargas que superen momentáneamente la potencia nominal.
Los motores sin núcleo de C.I. Takiron ofrecen una baja inercia y una gran capacidad de respuesta, lo que permite un funcionamiento eficiente incluso en aplicaciones con frecuentes aceleraciones y desaceleraciones.
Establecer condiciones de carga similares a las de un dispositivo real durante la fase de desarrollo y realizar pruebas que incluyan el aumento de temperatura contribuye a garantizar la fiabilidad.
El factor de seguridad y la eficiencia a la hora de seleccionar la potencia nominal
A la hora de elegir un motor, se recomienda prever un factor de seguridad de entre 1,5 y 2,0 veces el par de carga. Sin embargo, elegir un motor demasiado potente puede reducir la eficiencia y aumentar los costes. *
| Coeficiente de seguridad | Ventajas | Inconvenientes |
| Entre 1,2 y 1,5 veces | Buena eficiencia, coste óptimo | Poco margen |
| Entre 1,5 y 2,0 veces | Buen equilibrio, normal | Selección estándar |
| Más de 2,0 veces | Con holgura de sobra, para tu tranquilidad | Menor eficiencia, mayor coste |
*Las cifras son solo a modo de ejemplo y pueden variar en función de los parámetros (par de carga o velocidad de giro), el fabricante, el uso, etc.
Al elegir un motor de alta eficiencia, puedes garantizar la potencia nominal necesaria sin aumentar el consumo de energía, lo que te permite ahorrar en la factura de la luz. Especialmente en los dispositivos que funcionan con batería, la eficiencia del motor es un factor clave a la hora de elegirlo, ya que influye directamente en la autonomía.
Los motores sin núcleo de C.I. Takiron no tienen pérdidas en el hierro, lo que les permite funcionar con gran eficiencia; además, a pesar de su tamaño reducido, pueden suministrar de forma estable la potencia nominal necesaria.
Contamos con una amplia experiencia en aplicaciones que requieren un funcionamiento estable durante largos periodos de tiempo, como equipos médicos, ópticos y de seguridad. Si tienes dudas a la hora de elegir un motor pequeño para el desarrollo de tu producto, te propondremos la solución más adecuada según tu aplicación y tus requisitos.
Resumen
La potencia nominal es el valor máximo de potencia con el que un equipo puede funcionar de forma continua y segura en las condiciones especificadas, y es un indicador de rendimiento importante que viene determinado por el aumento de temperatura y la resistencia mecánica. La potencia máxima es la potencia instantánea, mientras que el consumo de energía es la potencia de entrada; cada uno de estos conceptos tiene un significado distinto.
A la hora de elegir un motor, es importante calcular la potencia nominal a partir del par y la velocidad de giro, y asegurarse de que haya un margen adecuado para la carga real. Si entiendes bien la potencia nominal y eliges el motor adecuado, podrás alargar la vida útil del equipo, mejorar su fiabilidad y optimizar los costes.
Los motores pequeños de C.I. Takiron, gracias a su diseño de alta eficiencia sin núcleo, son compactos y, aun así, proporcionan de forma estable la potencia nominal necesaria.
Garantizamos un funcionamiento fiable en una amplia variedad de sectores, como los de dispositivos médicos, equipos industriales, dispositivos ópticos y equipos de seguridad.
Información sobre productos y consultas
Puedes consultar más detalles sobre los micromotores de C.I. Takiron en la siguiente página web.
- Página web del producto: https://cik-ele.com/
- Motores sin núcleo: https://cik-ele.com/products/list/coreless_motor/
- Motores sin escobillas: https://cik-ele.com/products/list/brushless_motor/
- Motorreductor: https://cik-ele.com/products/list/gearhead/
- Codificador: https://cik-ele.com/products/list/encoder/
Si tienes alguna duda a la hora de elegir un motor pequeño para el desarrollo de tus productos, no dudes en ponerte en contacto con nosotros a través del formulario de consulta. Nuestro equipo técnico analizará el uso y los requisitos que necesitas y te propondrá la solución más adecuada.
- Consultas: https://cik-ele.com/contact/
