Motor de 2 polos frente a motor de 4 polos: una guía sencilla que profundiza en el tema

Elegir entre un motor de 2 polos y uno de 4 polos parece sencillo. Pero no lo es. El número de polos determina la velocidad. La velocidad influye en el par, el ruido, los rodamientos, la bomba o el ventilador y la factura energética. A continuación le ofrecemos un consejo práctico y humano que puede poner en práctica.

• Conclusiones rápidas:
  • 2 polos ≈ alta velocidad, menor par con la misma potencia.
  • 4 polos ≈ la mitad de velocidad, aproximadamente el doble de par en el eje con la misma potencia.
  • Su carga decide. Los ventiladores y las trituradoras suelen ser de 2 polos. Las bombas, transportadores y compresores suelen ser de 4 polos.

Diferencia entre motores de 2 polos y motores de 4 polos

El número de polos determina la velocidad síncrona del motor. Utilice esta sencilla regla empírica:

• Velocidad sincrónica (rpm) = 120 × frecuencia de línea (Hz) ÷ número de polos.
• En Norteamérica (60 Hz): 2 polos ≈ 3600 rpm; 4 polos ≈ 1800 rpm. Los motores de inducción reales funcionan un poco más despacio que la velocidad síncrona debido al deslizamiento, por lo que verá valores de catálogo cercanos a ~3450 rpm (2 polos) y ~1750-1775 rpm (4 polos). 

En términos cotidianos: menos polos → eje más rápido; más polos → eje más lento. Esta elección afecta a todo lo demás.

• ¿Qué cambia con la velocidad?
  • Par para la misma potencia: par = 5252 × CV ÷ rpm (ft-lb). Reducir a la mitad la velocidad duplica aproximadamente el par en el eje. 
  • Ruido y vibraciones: a más revoluciones, más ruido del ventilador y más cuidado con el equilibrio del rotor; a menos revoluciones, menos ruido y menos desgaste de los rodamientos. Las tablas de ruido de los fabricantes suelen mostrar niveles sonoros más altos para 2 polos que para 4 polos en el mismo bastidor. 
  • Bombas y ventiladores: a mayor velocidad, el caudal aumenta ~linealmente, la presión ~velocidad² y la potencia ~velocidad³ (leyes de afinidad). Una bomba de 2 polos puede impulsar mucho más aire/agua, pero también puede necesitar mucha más potencia si se deja que aumente la velocidad. 
  • Expectativas de eficiencia: las normas de eficiencia modernas (como el diseño ecológico de la UE) obligan a los diseños de 2 y 4 polos a alcanzar clases de IE elevadas, por lo que "2 polos siempre son más eficientes" o "4 polos siempre son más eficientes" no es una afirmación segura; compruebe la ficha técnica. 

Motores de 2 y 4 polos

Piense en los "polos" como el número de "pares norte/sur" magnéticos que crea el estator. Dos polos = un par; cuatro polos = dos pares. Por eso el campo de 4 polos gira "más despacio" y la velocidad del eje le sigue.

¿Qué es un motor bipolar?

Un motor de inducción de 2 polos hace un norte y un sur magnéticos alrededor del estator. A 60 Hz, su velocidad sincrónica es de 3600 rpm (50 Hz → 3000 rpm). Las velocidades nominales en el mundo real son algo inferiores debido al deslizamiento (a menudo ~3400-3500 rpm). Es ideal para trabajos compactos a altas revoluciones.

• Casos de uso típicos:
  • Ventiladores/sopladores pequeños y medianos cuando se desea más velocidad con un chasis más pequeño.
  • Bombas de alta velocidad (con el impulsor adecuado).
  • Rectificadoras, centrifugadoras y máquinas herramienta que necesitan ejes rápidos.

Lo que hay que saber sobre los motores de 2 polos

• Pros:
  • Alta velocidad de base en un paquete pequeño.
  • Más densidad de potencia con un tamaño de cuadro determinado.
  • Factor de potencia a menudo superior en potencias pequeñas.
• Cuidado:
  • Menor par en el eje con los mismos CV (porque las rpm son mayores).
  • Más ruido aerodinámico del ventilador de refrigeración y más atención necesaria para el equilibrio.
  • En las bombas, una mayor velocidad puede hacer que aumente el NPSH necesario y, si no se controla, puede llevarle a la parte más empinada de la curva, la que requiere más potencia. 

¿Qué es un motor de 4 polos?

Un motor de inducción de 4 polos hace dos pares norte/sur. A 60 Hz, su velocidad sincrónica es de 1800 rpm (50 Hz → 1500 rpm). Las velocidades nominales cercanas a ~1750-1775 rpm son habituales en los catálogos. Cambia velocidad por par y suavidad.

• Casos de uso típicos:
  • Bombas de desplazamiento positivo, compresores, transportadores.
  • Muchos ventiladores HVAC y accionamientos industriales en general que prefieren menor velocidad y más par.
  • Aplicaciones en las que un funcionamiento más silencioso y una mayor vida útil de los rodamientos son importantes.

Lo que hay que saber sobre los motores de 4 polos

• Pros:
  • Mayor par en el eje con los mismos CV.
  • Suelen ser más silenciosos y más indulgentes mecánicamente.
  • A menudo es más fácil para los rodamientos debido a las bajas revoluciones.
• Cuidado:
  • Más grandes o más pesados para la misma potencia en algunas series de bastidores.
  • Si realmente necesita una alta velocidad del eje, necesitará una caja de cambios o un aumento VFD por encima de la velocidad base.

Profundidad extra que no encontrarás en las comparaciones básicas

La matemática rápida que explica el par frente a la velocidad

A igualdad de potencia, el par aumenta a medida que disminuye la velocidad:

• Ejemplo: motor de 10 CV
  • 2 polos (≈3450 rpm): T ≈ 5252 × 10 ÷ 3450 ≈ 15,2 ft-lb.
  • 4 polos (≈1750 rpm): T ≈ 5252 × 10 ÷ 1750 ≈ 30,0 ft-lb. Por lo tanto, el 4 polos proporciona aproximadamente el doble de par a la mitad de velocidad con la misma potencia. Por eso se siente "más fuerte" en el eje. ²

Bombas, ventiladores y la realidad del consumo de energía

Si duplica la velocidad en una carga de par variable (como un ventilador o una bomba centrífuga):

• Flujo ~ se duplica.
• Presión/cabeza ~ se cuadruplica.
• La potencia ~ se multiplica por ocho. Esta es la razón por la que una bomba de 2 polos sin un control adecuado puede disparar el consumo de energía. También puede aumentar el NPSH requerido de la bomba, lo que puede empujarle hacia la cavitación si el sistema no puede suministrarlo. Si se controla la velocidad con un variador de frecuencia y se ajustan los valores de consigna, las configuraciones de 2 y 4 polos pueden ser muy eficientes. 

Ruido y vibraciones, en pocas palabras

Unas rpm más altas suelen significar más ruido del ventilador y más riesgo de encontrar resonancias mecánicas. Las tablas de ruido de motores publicadas suelen mostrar motores de 2 polos unos dB más ruidosos que los de 4 polos en el mismo bastidor. Si tu sitio es sensible al ruido, eso importa. Puede suavizarlo con un ventilador mejor, recintos acústicos o una selección de 4 polos. 

Rodamientos y vida útil

La vida útil de los rodamientos en horas disminuye a medida que aumenta la velocidad (en igualdad de condiciones). La relación básica de vida útil ISO 281 convierte las revoluciones en horas de funcionamiento dividiendo por rpm. Esta es una de las razones por las que las transmisiones de 4 polos suelen funcionar con rodamientos más fríos y duran más entre revisiones. La calidad de la lubricación y la carga siguen dominando, pero la velocidad está en las matemáticas. 

VFDs, "inverter duty", y qué número de polos juega mejor

Tanto a los motores de 2 polos como a los de 4 polos les encantan los VFD cuando el motor está fabricado para ello. Busque "Inverter Duty" o NEMA MG 1 Parte 31 en la placa de características o en la hoja de datos. Estos motores disponen de aislamiento y, a menudo, de protecciones de rodamientos para soportar bordes de tensión rápidos y cables largos. Si debe funcionar a velocidades muy bajas con el par máximo, considere la refrigeración externa o un motor TEBC. 

Sobre la "eficiencia": compruebe la etiqueta, no el rumor

La normativa ha impuesto una alta eficiencia generalizada. En la UE, a partir del 1 de julio de 2023, muchos motores de 2, 4 y 6 polos de 75-200 kW deben cumplir la norma IE4. En Norteamérica, los motores de 2 y 4 polos cumplirán la norma "NEMA Premium". Conclusión: no dé por sentado que el número de polos decide la eficiencia, sino el modelo y el bastidor. Compare las placas de características y los datos de las pruebas. 

2 polos frente a 4 polos en forma tabular

Lista práctica de selección

Utilice estas comprobaciones rápidas antes de comprar:

• ¿A qué revoluciones quiere realmente el equipo accionado?
• ¿Es importante el par a baja velocidad en el arranque?
• ¿Hay límites de ruido o vibraciones cerca de personas o sensores?
• En el caso de las bombas/ventiladores, ¿qué ocurre con el caudal/cabezal/potencia si la velocidad se desvía?
• ¿Está el motor clasificado como "Inverter Duty" según NEMA MG 1 Parte 31? ¿Longitudes de cable? ¿Protección de los rodamientos?
• Compare las eficiencias en las placas de características reales (mismos CV, misma tensión, misma carcasa).

Bonus: FAQ minúsculas

• ¿Un 4 polos hace "más trabajo" que un 2 polos? No. La potencia es la tasa de trabajo. A igualdad de CV, uno gira más despacio con más par; el otro gira más rápido con menos par. Utilice engranajes o variadores de frecuencia para adaptarse a las necesidades de la carga. 
• ¿Son siempre más ruidosos los motores de 2 polos? A menudo, pero no siempre. El bastidor, el ventilador, la carcasa y el montaje también son importantes. Compruebe los datos de ruido si los niveles sonoros son críticos. 
• ¿Siempre es más eficiente un tipo que otro? No. La eficiencia depende del diseño específico y de la potencia. Las normas modernas elevan ambos a niveles elevados. Compruébelo siempre en la ficha técnica.