Motores monofásicos frente a trifásicos: ¿Cuál es la gran diferencia y qué motor necesita realmente?

Muchas personas se preguntan qué es un motor monofásico y qué es un motor trifásico. ¿Cuál es la verdadera diferencia entre alimentación monofásica y trifásica para un motor? Y sobre todo, ¿qué tipo de motor es el ideal para su trabajo? Elegir el motor adecuado es muy importante. Puede ahorrarle dinero, hacer que sus dispositivos funcionen mejor y evitarle migrañas en el futuro. La gente selecciona el motor incorrecto y termina con un dispositivo que no tiene suficiente potencia para funcionar o uno que se quema muy rápidamente. Por eso, en este artículo, voy a detallar las diferencias esenciales entre los motores monofásicos y trifásicos en términos sencillos. Al final, tendrá una idea mucho más clara de cómo funcionan exactamente estos motores y cuál elegir para sus necesidades. Este conocimiento le ayudará a realizar selecciones inteligentes para cualquier tipo de aplicación de motor.

¿Qué es exactamente un motor monofásico y cómo funciona?

Empecemos por lo esencial. ¿Qué es un motor monofásico? Como su nombre indica, este tipo de motor utiliza una fuente de alimentación monofásica. Piense en el suministro eléctrico habitual de su casa: suele ser monofásico. Un motor monofásico es un Motor de CA que toma esta tensión alterna única de la fuente de alimentación para convertir la energía eléctrica en energía mecánica útil. Este motor está creado para funcionar en un sistema en el que la energía se suministra generalmente a través de dos hilos (un hilo caliente y un hilo neutro, o a veces dos hilos calientes). El funcionamiento de un motor monofásico consiste en producir un campo electromagnético en el interior del motor. Sin embargo, con una sola fase de corriente, este campo electromagnético sólo pulsa hacia adelante y hacia atrás; normalmente no gira. Esto sugiere que los motores monofásicos no se ponen en marcha por sí solos. Para conseguir el rotor (el componente giratorio del motor) para empezar a girar, necesitan una pequeña ayuda. Esta ayuda suele proceder de un componente adicional, como un condensador o un bobinado especial de arranque (o bobinado auxiliar), que desarrolla un cambio de fase de 90° o una 2ª fase momentánea para ofrecer al rotor ese empujón preliminar. Este motor es habitual en numerosos hogares. Encontrará un motor monofásico en muchos artículos de uso cotidiano. Son maravillosos para trabajos que no requieren una cantidad significativa de potencia. Este tipo de motor tiene un diseño menos complejo que su primo trifásico. Dado que este motor eléctrico hace uso de una fuente de alimentación más sencilla, es excelente para zonas en las que sólo se dispone de energía monofásica. El motor en sí suele ser más económico de adquirir en un principio.

¿En qué se diferencia un motor trifásico?

Hablemos ahora del motor trifásico. Este motor es un poco más gigante. Un motor trifásico utiliza una fuente de alimentación trifásica. En lugar de una onda de electricidad, una fuente de alimentación trifásica suministra tres corrientes alternas completamente sincronizadas. Imagínese tres ondas de corriente diferentes, cada una de las cuales alcanza su punto álgido en varios minutos igualmente espaciados. Estas corrientes están separadas 120 grados. Esto crea un flujo de potencia mucho más constante y suave hacia el motor. Esta alimentación especial es lo que hace que un motor trifásico sea realmente radiante. Cuando estas tres corrientes alternas fluyen por los bobinados del motor, crean de forma natural un campo electromagnético giratorio. Esto sí que es importante. Implica que el motor trifásico es autoarrancable. No necesita piezas adicionales, como un condensador, para arrancar. El rotor de un motor trifásico empieza a girar suavemente en cuanto se le suministra corriente. Esta disposición del motor es muy eficaz. Un motor de inducción trifásico es un tipo de motor muy típico en aplicaciones industriales. Debido al hecho de que el motor hace uso de una configuración de alimentación trifásica, puede suministrar más potencia con mucho más éxito que un motor monofásico del mismo tamaño. Esto hace que el motor trifásico sea perfecto para trabajos más grandes. El motor de inducción trifásico también se conoce como motor asíncrono porque el rotor gira a una velocidad un poco menor que la velocidad del campo magnético.

¿Por qué no puedo utilizar cualquier tipo de motor para cualquier tarea? ¿Importa?

Quizá piense: "Un motor es un motor, ¿no? ¿No puedo utilizar cualquier motor?". Pues no. La verdad es que sí importa. Elegir entre un motor monofásico o trifásico depende en gran medida del trabajo que deba realizar el motor y de la fuente de alimentación disponible. Utilizar un motor equivocado puede acarrear todo tipo de problemas. Es necesario adaptar el motor a su demanda de potencia. Si utiliza un motor monofásico para un trabajo que requiere mucha potencia, como hacer funcionar una bomba enorme o maquinaria pesada, el motor tendrá problemas. Puede calentarse demasiado, desgastarse rápidamente o simplemente no ser capaz de realizar el trabajo. Por lo general, está diseñado para aplicaciones de menor potencia que un motor trifásico. Por otro lado, utilizar un motor trifásico grande para un trabajo pequeño puede resultar excesivo e innecesariamente caro, especialmente si no dispone de una fuente de alimentación trifásica. Las diferencias vitales en la forma en que estos motores se desarrollan y funcionan con frecuencia hacen que sean adecuados para distintos trabajos. Un motor monofásico es excelente para necesidades de baja potencia, mientras que un motor trifásico tiene éxito con cargas pesadas. El rendimiento y la vida útil de su motor dependen de la elección correcta. Cada motor tiene su función.

Hablemos de fuentes de alimentación: Alimentación monofásica frente a alimentación trifásica, ¿cuál es la ganga?

Comprender la alimentación eléctrica es esencial para entender la diferencia entre motores monofásicos y trifásicos. La alimentación monofásica es la que tienen la mayoría de hogares y pequeñas empresas. Utiliza una única tensión alterna. Esta fuente de alimentación generalmente consta de dos cables primarios: un cable caliente que transporta la corriente y un cable neutro para completar el circuito. Es más fácil de montar y cuidar para uso general. Esta fuente de alimentación monofásica es excelente para la iluminación y los dispositivos cotidianos que hacen uso de un motor monofásico. La alimentación trifásica, en cambio, es más habitual en aplicaciones comerciales y edificios industriales de mayor tamaño. Una alimentación trifásica utiliza tres corrientes alternas. Estas 3 corrientes están desfasadas entre sí 120 niveles. Esta configuración, que suele utilizar tres hilos calientes y un hilo neutro (en una disposición en estrella) o sólo tres hilos calientes (en una configuración en triángulo), proporciona un flujo de energía más uniforme y equilibrado. Esto la hace óptima para hacer funcionar motores eléctricos grandes y potentes, como un motor de inducción trifásico. Por tanto, la fuente de alimentación disponible suele determinar el tipo de motor que se puede utilizar. No se puede enchufar un motor trifásico a una toma de corriente doméstica estándar que suministre corriente monofásica sin convertidores especiales (y a menudo costosos). El motor necesita la potencia ideal para funcionar correctamente.

¿Cómo arranca un motor monofásico? ¿Es autoarrancable?

Los motores eléctricos monofásicos no se arrancan solos. Éste es un punto crítico. Un motor monofásico conectado directamente a una fuente de alimentación monofásica sólo zumba porque su campo electromagnético pulsa hacia delante y hacia atrás en lugar de girar. Necesita un pequeño truco para que el rotor gire. El motor necesita un medio para producir un efecto giratorio temporal. Para conseguirlo, los motores eléctricos monofásicos suelen utilizar un dispositivo de arranque. Un método habitual incluye un condensador. El condensador se utiliza con un devanado auxiliar (también conocido como devanado de arranque) (un segundo conjunto de devanados en el motor) para producir un cambio de fase en el devanado auxiliar. Estas ayudas de cambio de fase de 90° crean un campo electromagnético giratorio débil, lo suficiente para que el motor se ponga en marcha. Una vez que el motor alcanza su velocidad, el circuito de arranque y el condensador suelen desconectarse. Otros tipos, como el motor de inducción de poste sombreado, utilizan diversos métodos con una "bobina de blindaje" para crear este empuje de arranque para el motor. Esta necesidad de un sistema de arranque hace que el motor monofásico sea un poco más complejo en algunos aspectos que un motor trifásico básico, aunque utiliza una fuente de alimentación más sencilla. Sin esta ayuda de arranque, su motor monofásico sólo se sentaría allí y hacer sonidos, no es capaz de convertir la energía eléctrica en energía mecánica. Este motor se basa en estas técnicas inteligentes.

¿Y cómo se pone en marcha un motor trifásico? ¿Es más fácil?

Actualmente, cuando comprobamos un motor trifásico, la historia del arranque es mucho más fácil. Sí, en general es más fácil arrancar un motor trifásico. La magia reside en la propia fuente de alimentación trifásica. Debido a que este motor utiliza una fuente de alimentación trifásica con sus tres corrientes alternas perfectamente desfasadas, normalmente genera un campo magnético giratorio dentro del motor tan rápido como se utiliza la energía. Esto sugiere que los motores eléctricos trifásicos son naturalmente autoarrancables. No necesitan un condensador exterior ni complejos bobinados de arranque para conseguir que el rotor gire. El estilo del motor y la naturaleza del suministro trifásico interactúan maravillosamente. Esto hace que el proceso de arranque de este tipo de motor sea extremadamente fiable y sencillo. El motor simplemente empieza a convertir la energía eléctrica en energía mecánica sin problemas. Esta capacidad de autoarranque es una de las grandes ventajas de un motor de inducción trifásico, especialmente en aplicaciones industriales en las que la integridad y la sencillez de funcionamiento son esenciales. El motor simplemente funciona. Es un remedio más elegante para arrancar un motor sin componentes adicionales sólo para ese fin. El concepto de inducción trifásica es realmente eficiente.

¿Cuándo debo elegir un motor monofásico para mi tarea?

Entonces, ¿cuándo es un motor monofásico la mejor herramienta para el trabajo? He descubierto que los motores eléctricos monofásicos suelen ser la mejor elección cuando sus necesidades de potencia son relativamente reducidas y sólo tiene acceso a una fuente de alimentación monofásica. Esto abarca mucho terreno. Piense en muchos aparatos domésticos: frigoríficos, secadoras, lavadoras y herramientas eléctricas como taladros o sierras pequeñas. Todos ellos suelen utilizar un motor monofásico. Un motor monofásico es también una buena elección si el precio inicial del motor es un aspecto importante. Suelen ser más baratos que los motores eléctricos trifásicos. Si tiene un taller pequeño o necesita un motor para un hobby, un motor monofásico le servirá perfectamente. Es un motor de trabajo para las tareas cotidianas. Este tipo de motor también funciona cuando es necesario simplificar la instalación eléctrica. Dado que utiliza una fuente de alimentación monofásica para convertir la energía eléctrica en trabajo mecánico, el circuito es mucho menos complejo. Para numerosos motores que se utilizan en el hogar o en entornos comerciales ligeros, un motor monofásico ofrece un gran equilibrio entre eficacia y coste. Este motor puede gestionar varios trabajos de baja potencia de forma eficiente.

¿Cuándo es un motor trifásico la elección correcta para cargas pesadas?

Actualmente, ¿cuándo es absolutamente necesario un motor trifásico? Mi experiencia me dice que un motor trifásico se convierte en la mejor opción cuando se gestionan lotes grandes y se necesita aún más potencia y rendimiento. Estos motores eléctricos son idóneos para aplicaciones comerciales. Verá un motor de inducción trifásico utilizado para alimentar cintas transportadoras, bombas enormes, compresores, equipos de molienda y otros equipos robustos. Si su aplicación de motor necesita un alto par de arranque (la fuerza de giro para conseguir que los puntos se muevan) y un funcionamiento suave y continuo bajo lotes, un motor trifásico es superior. Dado que este motor eléctrico utiliza una fuente de alimentación trifásica para convertir la energía eléctrica en trabajo mecánico, suministra potencia de forma más constante, lo que permite un funcionamiento más suave y menos vibraciones que un motor monofásico equivalente. El motor está construido para un trabajo exigente. Otra razón de peso para elegir un motor trifásico es su eficacia, especialmente en el caso de motores eléctricos de gran tamaño que funcionan muchas horas. Generalmente tienen mejor eficiencia y factor de potencia que los motores monofásicos, lo que sugiere que pueden hacer aún más con mucha menos energía perdida. Si tiene acceso a un suministro trifásico, y el motor necesita hacer funcionar grandes dispositivos, un motor trifásico es a menudo la opción mucho mejor y mucho más robusta. El diseño del motor de inducción trifásico es perfecto para estos casos.

¿Cuáles son las principales diferencias de rendimiento entre los motores monofásicos y trifásicos?

Contrastemos directamente el rendimiento. Las diferencias esenciales entre motores monofásicos y trifásicos son bastante significativas. Un motor trifásico ofrece normalmente un mayor rendimiento y un mejor factor de potencia. Esto indica que una mayor parte de la energía eléctrica se convierte en energía mecánica útil y se pierde mucha menos. Este motor es un sólido animador. Asimismo, un motor trifásico proporciona un par más continuo, lo que indica que funciona de forma más suave y con muchas menos vibraciones que un motor monofásico. Piense en ello como en un motor: un motor monofásico es como un motor monocilíndrico (un poco brusco), mientras que un motor trifásico es como un motor multicilíndrico (mucho más suave). Esta suavidad puede ser vital para la durabilidad tanto del motor como de las herramientas que acciona. Las diferencias entre el rendimiento monofásico y trifásico están claras aquí. En lo que respecta al arranque, como hemos comentado, el motor trifásico es autoarrancable, mientras que el motor monofásico necesita ayuda (como un condensador). Esto hace que el motor trifásico sea menos complejo en ese aspecto. Además, para la misma potencia, un motor trifásico suele ser literalmente más pequeño y ligero que un motor monofásico. Esto puede ser un factor a tener en cuenta si el espacio disponible para el motor es reducido. La diferencia entre motores monofásicos y trifásicos suele reducirse a la potencia y el nivel de suavidad.

¿Son más eficientes los motores trifásicos? ¿Por qué se dice eso?

Sí, normalmente hablando, los motores eléctricos trifásicos son mucho más eficientes que los motores eléctricos monofásicos, especialmente en potencias superiores. ¿Por qué? Un factor importante es que la fuente de alimentación trifásica está naturalmente mucho más equilibrada y suministra potencia de forma mucho más continua. Esto minimiza las pérdidas del motor, es decir, la potencia que se desperdicia en forma de calor. Un motor trifásico no necesita trabajar tan duro para mantener su actividad, ya que la energía se suministra en ese método suave y giratorio. Al ser más eficientes, los motores trifásicos requieren menos potencia eléctrica de entrada para producir la misma cantidad de potencia mecánica de salida que un motor monofásico. Esto indica que, a lo largo de la vida útil del motor, un motor trifásico puede ahorrarle dinero en facturas de electricidad, especialmente si el motor funciona con regularidad o durante periodos prolongados. Esta mayor eficiencia también indica que el motor puede funcionar más frío, lo que puede prolongar su vida útil. Por lo tanto, aunque el gasto preliminar de un motor trifásico y, posiblemente, el establecimiento de una fuente de alimentación trifásica puede ser mayor, el ahorro operativo duradero y un rendimiento mucho mejor a menudo lo convierten en una inversión beneficiosa para aplicaciones exigentes. En esencia, el motor realiza más trabajo con menos energía eléctrica. Estos motores eléctricos necesitan menos energía para obtener el mismo rendimiento.