A la hora de elegir un motor, calcular el par es un paso imprescindible.El par es una magnitud física que indica la fuerza necesaria para hacer girar un objeto alrededor de un eje. Está estrechamente relacionado con la potencia y las revoluciones por minuto del motor, y si te equivocas al calcularlo, el equipo podría no funcionar correctamente. Por el contrario, si eliges un motor con unas prestaciones excesivas, hay que tener cuidado, ya que esto puede suponer un aumento de los costes y una falta de espacio para su instalación.
En este artículo te explicamos desde la definición básica del par y cómo distinguir entre las distintas unidades, hasta cómo usar la fórmula «T = 9550 × P/N», que se basa en la potencia y las revoluciones.El contenido recoge información útil para la práctica, desde cómo considerar el par de carga y el factor de seguridad a la hora de elegir un motor, hasta cómo funcionan los motorreductores para aumentar el par. También se aborda el uso de la unidad mN·m (milineutón-metro), que se usa en motores pequeños, así que te resultará útil si estás pensando en elegir un micromotor.
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Conceptos básicos y unidades que debes tener en cuenta antes de calcular el par
Para calcular el par con precisión, es imprescindible conocer las definiciones básicas y las unidades.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Lo básico del par de torsión: se calcula como el producto de la fuerza y la distancia
- Cómo distinguir entre las unidades N·m y mN·m
- La relación inversamente proporcional entre el par y las revoluciones
Antes de pasar a los cálculos para elegir el motor, repasemos los conceptos básicos uno por uno.
Lo básico sobre el par de giro, que se calcula como el producto de la fuerza y la distancia
El par de giro se calcula multiplicando la «fuerza (F) por la distancia (L) desde el eje de rotación». Por ejemplo, cuando aprietas un tornillo con una llave, cuanto más lejos del centro de rotación lo sujetes, menos fuerza necesitarás para girarlo.
Siguiendo el mismo principio que la palanca, cuanto mayor sea la distancia entre el punto de aplicación de la fuerza y el eje de rotación, mayor será la fuerza de rotación. Cuanto mayor sea el par de un motor, mayor será su capacidad para mover objetos pesados o girar a pesar de una carga fuerte.A la hora de evaluar el rendimiento de un motor, si entiendes el par como el producto de la fuerza aplicada al eje de rotación y la distancia de acción, te resultará más fácil comprender la fórmula de cálculo que veremos más adelante.
Cómo distinguir entre las unidades N·M y MN·M
La unidad internacional estándar del par es el N·m (newton-metro).Se define como 1 N·m la fuerza de giro que se produce al aplicar una fuerza de 1 N (newton) en un punto situado a 1 m de distancia del eje de rotación. Por otro lado, en el ámbito de los motores pequeños se suele usar el mN·m (milinewtonmetro), que equivale a una milésima parte de un N·m. La relación entre las principales unidades es la siguiente:
| Unidad | Explicación |
| N·m (newton-metro) | Unidad estándar del Sistema Internacional (SI). Es la fuerza de rotación que se produce al aplicar una fuerza de 1 N en un punto situado a 1 m del eje de rotación. |
| mN·m (milineutón-metro) | Es una milésima parte de un N·m. Se usa habitualmente en las fichas técnicas de los motores pequeños. |
| kgf·m (kilogramo-fuerza-metro) | Unidad antigua. Hay que convertirla a la unidad del SI actual: N·m = kgf·m × 9,80665 |
Si te confundes con los órdenes de magnitud de N·m y mN·m al leer las especificaciones, los resultados de los cálculos podrían tener un error de tres órdenes de magnitud. Sobre todo a la hora de elegir un micromotor, como se trabaja con valores de par del orden de los mN·m, acostumbrarte a comprobar las unidades te ayudará a evitar errores de cálculo.
La relación inversamente proporcional entre el par y las revoluciones
El par y la velocidad de rotación de un motor de corriente continua suelen tener una relación inversamente proporcional cuando la tensión de alimentación es constante. El mecanismo funciona de tal manera que, cuando la carga es grande y se necesita un par elevado, la velocidad de rotación disminuye, mientras que, si la carga es ligera, el motor gira más rápido.
El gráfico de características S-T (velocidad-par) muestra de forma visual la relación entre el par y la velocidad de giro. En este gráfico, el eje vertical representa el par y el horizontal, la velocidad de giro, y la relación entre ambos se representa mediante una línea recta descendente hacia la derecha.A la hora de elegir un motor, puedes comprobar en el gráfico si el punto de funcionamiento que necesita el equipo (la combinación de par y velocidad de giro) se encuentra dentro del rango de rendimiento del motor. Si sabes cómo leer la curva S-T, podrás comparar de forma objetiva varios motores candidatos.
Fórmulas y cómo calcular el par de un motor
El par del motor se puede calcular mediante una fórmula a partir de la potencia y las revoluciones.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Calcular el par mediante la fórmula básica
- Conoce los tres tipos de par: de arranque, nominal y máximo
- Hay que tener en cuenta el par de carga y el coeficiente de seguridad
Vamos a explicar paso a paso cómo usar las fórmulas de cálculo y cómo calcular el par necesario para la selección.
Calcular el par de giro con la fórmula básica
La fórmula básica para calcular el par del motor es «T = 9550 × P / N». T representa el par (N·m), P la potencia (kW) y N las revoluciones por minuto (rpm).El coeficiente 9550 se ha obtenido al transformar la ecuación física que relaciona la potencia y el par: «P = T × 2πN/60 ÷ 1000». Como 60 000 ÷ 2π ≈ 9550, puedes calcular el par a partir de dos valores: la potencia y el número de revoluciones.
Por ejemplo, si se trata de un motor con una potencia de 2,7 W y unas revoluciones de 17 000 rpm, T = 9550 × (2,7 ÷ 1000) ÷ 17 000 ≈ 0,0015 N·m = 1,5 mN·m.Como en los motores pequeños la potencia a veces se indica en vatios (W), no te olvides de convertirla a kW antes de hacer el cálculo. El resultado se obtiene en N·m, así que, si lo quieres comparar con las especificaciones de un motor en mN·m, tienes que multiplicarlo por 1000. Si entiendes bien cómo funciona la fórmula básica, podrás aplicarla a motores con condiciones diferentes.
Conoce los tres tipos de par: de arranque, nominal y máximo
Hay tres tipos de par motor, según la fase de funcionamiento. El par de arranque es el que se genera en el momento en que el motor empieza a girar desde el estado de parada; el par nominal es el límite máximo que se puede aplicar de forma segura durante el funcionamiento continuo; y el par máximo es el valor límite instantáneo que se puede alcanzar durante un breve periodo de tiempo.
| Tipos de par | Explicación | Principales situaciones en las que hay que comprobarlo |
| Par de arranque | La fuerza que se genera al empezar a girar desde el estado de parada | Arranque con carga pesada |
| Par nominal | El valor máximo que se puede generar de forma segura durante el funcionamiento continuo | Criterios de diseño para el funcionamiento normal |
| Par máximo | Valor límite instantáneo que se puede alcanzar en poco tiempo | Comprobación de la resistencia a sobrecargas y cargas de impacto |
Como los valores de par que hay que comprobar varían según el producto y la documentación, revisa uno por uno los datos indicados en las tablas de especificaciones y los gráficos de características, como el par de arranque, el par nominal y el par máximo. Si tienes claro de antemano qué tipo de par es prioritario según el uso que le vayas a dar, te resultará más fácil decidir cuál es la mejor opción.
Hay que tener en cuenta el par de carga y el coeficiente de seguridad
A la hora de elegir un motor, hay que calcular con precisión el par de carga necesario para accionar el equipo. El par de carga no solo depende de la simple resistencia a la rotación, sino que viene determinado por la combinación de varios factores. Estos son los principales factores que hay que tener en cuenta en el cálculo:
[Componentes del par de carga]
- Par de fricción debido a la resistencia a la fricción
- Momento de inercia de un cuerpo giratorio
- Par de aceleración que se aplica al acelerar
La forma de calcular el par necesario y los valores orientativos del factor de seguridad varían según el tipo de motor y los criterios de selección del fabricante, así que compruébalos siguiendo la documentación técnica del producto que vayas a usar.La razón por la que se establece un factor de seguridad es que, en el entorno real de uso, se prevé un aumento de la carga debido a los cambios de temperatura y al desgaste por el paso del tiempo. Si eliges un motor cuyo par nominal supere la suma de «par de carga × factor de seguridad», podrás contar con un funcionamiento estable a largo plazo.
Aspectos prácticos para la selección de motores basados en el cálculo del par
Para aplicar los resultados del cálculo del par a la selección práctica de motores, hay que tener en cuenta varios aspectos prácticos.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Reducir las revoluciones y aumentar el par con un motorreductor
- Comparar las características de par de los distintos tipos de motores
- Ten cuidado con la conversión de unidades al calcular el par de un motor pequeño
Vamos a repasar algunos puntos concretos para aplicar los conocimientos matemáticos a la práctica de la selección de personal.
Reducir las revoluciones con un motorreductor y aumentar el par
Un motorreductor es un producto que integra un motor y un reductor. Funciona de tal forma que, al reducir la velocidad de giro mediante los engranajes del reductor, aumenta el par. La fórmula para calcular el par de salida es la siguiente:
Par de salida = par nominal del motor × relación de reducción × rendimiento del reductor
Cuanto mayor sea la relación de reducción, menor será el número de revoluciones y, en consecuencia, mayor será el par. Sin embargo, como se producen pérdidas debido a la eficiencia de transmisión de los engranajes, el par de salida real es inferior al valor teórico.Aunque un motor por sí solo no alcance el par necesario, a veces basta con elegir un motorreductor para cumplir los requisitos. Si, según los cálculos de par, el par nominal resulta insuficiente, recurrir a un motorreductor es una opción válida.
Comparar las características de par de los distintos tipos de motores
Las características de par varían según el tipo de motor, por lo que hay que elegir el que mejor se adapte a cada aplicación. A continuación te mostramos las características de par de algunos motores típicos.
| Tipos de motores | Características principales del par |
| Motor de corriente continua | Tiene un par de arranque elevado y el par aumenta en proporción a la corriente |
| Motor de CC sin escobillas | Ofrecen un par estable en un amplio rango de revoluciones y permiten controlar fácilmente la velocidad |
Los motores de corriente continua tienen la particularidad de que su par aumenta en proporción a la corriente, por lo que son fáciles de controlar. Los motores de corriente continua sin escobillas tienen menos contacto mecánico, lo que reduce el desgaste y los hace ideales para un funcionamiento duradero. Si comparas las características de velocidad de giro y par de los motores y eliges el tipo más adecuado para las condiciones de uso, podrás sacar el máximo partido al rendimiento de todo el equipo.
Ten cuidado con la conversión de unidades al calcular el par de un motor pequeño
En los motores pequeños, el par se mide en mN·m (milineutónmetros), y si te equivocas al convertir la unidad a N·m, puedes acabar con un error de tres cifras. Es muy útil comprobar bien las unidades desde el momento en que lees los datos del manual técnico para evitar errores a la hora de elegir el motor adecuado.
Además, en los motores con una estructura sin núcleo de hierro, como los motores sin núcleo, no se produce el par de cogging (una ligera irregularidad en la rotación causada por la interferencia magnética entre el núcleo de hierro y los imanes), por lo que son ideales para un control de precisión que aproveche sus características de rotación suave.Para elegir el motor más adecuado según el uso y las condiciones de funcionamiento, lo mejor es comunicar al fabricante del motor de forma concreta los valores de par, velocidad de giro y tensión de alimentación que necesitas; así podrás reducir la lista de candidatos de forma más eficaz.
Resumen
El par del motor es un indicador de la fuerza de giro que se define como «fuerza × distancia». Usando la fórmula básica «T = 9550 × P/N», puedes calcular el par a partir de la potencia y las revoluciones.A la hora de elegir un motor, es importante entender los tres tipos de par (de arranque, nominal y máximo) y establecer un factor de seguridad siguiendo las especificaciones técnicas del motor que vayas a usar.Si utilizas un motorreductor, también es posible aumentar el par en función de la relación de reducción. En los motores pequeños, el cálculo se realiza en mN·m, por lo que hay que prestar atención a la conversión de unidades. Una vez que domines los fundamentos del cálculo del par, esperamos que te sirva de ayuda para elegir el motor más adecuado para tu aplicación.
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/
