¿Qué es un motor trifásico? Características, tipologías y aplicaciones

El motor trifásico eléctrico está muy extendido en los usos destinados a instalaciones industriales o comerciales. Esto se debe, por un lado, a que suelen ser más pequeños y manejables que motores monofásicos de la misma potencia.

La potencia del motor trifásico varía en función de su uso y se fabrican en un rango muy grande de potencias, medidas en kilovatios o caballos de vapor. Generalmente están destinados al accionamiento de máquinas como bombas, montacargas, ventiladores, grúas, elevadores, etcétera.

Partes y componentes de un motor trifásico

Conocer en detalle las partes de un motor trifásico resulta fundamental para comprender su funcionamiento y realizar un mantenimiento adecuado. Podemos dividir los componentes de un motor trifásico en tres partes concretas y diferenciadas. Estas son las siguientes: el estator, el rotor y los escudos/carcasa.

Estator

El estator es la parte fija y opera como la base del motor. Esta parte está constituida por una carcasa en la que se fijan una corona de chapas de hierro al silicio o acero al silicio, en las que están presentes unas ranuras. En estas ranuras es donde se presentan, al tratarse de un motor trifásico, tres bobinas y tres circuitos diferentes. En cada circuito hay tantas bobinas como polos tiene el motor.

Rotor

El rotor es la parte móvil que se sitúa en el interior del estator. En el eje se inserta un núcleo magnético ranurado de acero al silicio en cuyas ranuras se colocan unas barras de cobre o aluminio (que realizan la función de conductores) en una disposición que se conoce como “jaula de ardilla”. Esto se debe a que las barras están unidas en cortocircuito por dos anillos, en la parte superior e inferior, confiriéndole una forma de jaula.

Cabe decir también que existe otra disposición de los componentes del rotor, que se conoce como rotor bobinado. Aquí el rotor está rodeado de conductores bobinados sobre él. Sin embargo, el motor trifásico de jaula de ardilla está más extendido por ser más fácil de construir y de fabricación más económica.

Escudos/carcasa

En último lugar están los escudos o carcasa que constituyen la parte exterior del motor trifásico, generalmente producidos en aluminio o hierro colado. Están diseñados de tal forma que contienen unas cavidades para acoger los componentes esenciales en el interior. Sobre unos cojinetes descansa el eje del rotor. Además, los escudos deben estar perfectamente ajustados para evitar que existan distorsiones en el giro del rotor, tales como vibraciones y/o ruido.

¿Cómo funciona un motor trifásico?

Entender el motor trifásico y su funcionamiento es clave para aprovechar al máximo sus prestaciones en aplicaciones industriales y de ventilación. Tal y como hemos mencionado arriba, el estator está compuesto por una estructura que conforma electroimanes y por eso esta parte también se denomina inductor. El bobinado en tres fases, al recibir una corriente eléctrica, genera un campo magnético que a su vez “induce” corriente en las barras del rotor. Su funcionamiento está basado en el principio de inducción mutua de Faraday.

Antes de continuar, tenemos que entender que ese campo magnético se genera precisamente por la aplicación de una corriente alterna de tres fases. La electricidad de corriente alterna cuenta con una onda que cambia de negativo a positivo muchas veces por segundo. Se trata de una onda llamada “onda sinusoidal”.

Esa corriente alterna se compone de tres fases, que están desfasadas 120° una respecto de la otra. Volviendo al motor trifásico, es la acción de estas tres ondas simultáneas la que genera un flujo magnético que induce corriente en las barras del rotor creando un par motor que pone en movimiento al rotor, o lo que es lo mismo, que hace que el rotor gire.

Polaridades

La velocidad de giro de un motor trifásico viene definida por la frecuencia de la red (50 Hz en nuestro caso) y el número de bobinas de cada una de las tres fases. Los motores pueden tener 2, 4, 6 y 12 polos, lo que determina su velocidad de rotación:

• 2 polos: 2.800/2.900 rpm
• 4 polos: 1.400/1.450 rpm
• 6 polos: 930/970 rpm
• 8 polos: 700/730 rpm
• 12 polos: 460/480 rpm

En ventilación, generalmente, cuanto menor es el aparato, más rápido gira (2 y 4 polos), y a medida que crece su dimensión, disminuye la velocidad (6, 8 y 12 polos).

Ventajas de los motores trifásicos

Estas son las ventajas más destacadas de los motores trifásicos:

• Tamaño y peso: Son más pequeños y ligeros en comparación con otros motores de similar potencia.
• Par de giro: Elevado y constante, con un rendimiento más alto.
• Mantenimiento: Requieren poco mantenimiento y no necesitan otros aparatos para construir sistemas.
• Escalabilidad: Se pueden construir en cualquier tamaño, adaptándose a diversas necesidades.

Ventajas de los motores trifásicos en sistemas de ventilación

• Eficiencia energética: Consumen menos energía para el mismo trabajo, reduciendo costes operativos.
• Robustez y durabilidad: Diseñados para funcionar de manera continua y fiable, requieren menos mantenimiento.
• Precisión en el control: Permiten ajustes finos en la velocidad y el caudal de aire mediante variadores de frecuencia.
• Menor vibración y ruido: Operan de manera más silenciosa, mejorando el confort acústico.
• Manejo de mayores cargas: Ideales para mover grandes volúmenes de aire en sistemas complejos.

Bobinado de motor trifásico

El bobinado de motor trifásico es uno de los elementos más importantes para el correcto funcionamiento del equipo. Se trata del conjunto de conductores enrollados que, al recibir corriente eléctrica, generan el campo magnético necesario para producir el movimiento del rotor.

Existen diferentes configuraciones en el bobinado de motores trifásicos, siendo las más habituales:

• Conexión en estrella (Y): Los tres devanados se conectan en un punto común llamado neutro. Esta configuración se emplea habitualmente durante el arranque del motor, ya que reduce la tensión aplicada a cada bobina.
• Conexión en triángulo (Δ): Los devanados se conectan en serie formando un circuito cerrado. Permite que el motor trabaje a plena potencia y se utiliza principalmente en régimen de funcionamiento continuo.

La calidad del bobinado influye directamente en el rendimiento y la vida útil del motor trifásico eléctrico. Un bobinado defectuoso puede provocar sobrecalentamientos, pérdidas de eficiencia e incluso averías graves. Por ello, es fundamental contar con un aislamiento adecuado y realizar revisiones periódicas del estado de los devanados.

Instalaciones donde es necesario instalar motores trifásicos

Los motores trifásicos son esenciales en muchas instalaciones industriales y comerciales debido a sus características y ventajas. Algunos ejemplos de estas instalaciones incluyen:

• Plantas de producción industrial: Donde se requiere el accionamiento de maquinaria pesada como bombas, compresores y montacargas.
• Sistemas de ventilación y climatización: Especialmente en grandes edificios comerciales y plantas industriales, donde se necesita un control preciso del flujo de aire.
• Infraestructuras de transporte: Elevadores, grúas y otros equipos que requieren motores potentes y fiables.
• Instalaciones de servicios públicos: Como estaciones de bombeo de agua y plantas de tratamiento de aguas residuales.
• Edificios comerciales y centros de datos: Donde la eficiencia energética y el control del clima son cruciales.

Los motores trifásicos son una solución eficaz y fiable para diversas aplicaciones industriales y comerciales. Su capacidad para manejar grandes cargas con un mantenimiento mínimo los convierte en una opción preferida en numerosos sectores.

Sistemas de ventilación donde se recomiendan los motores trifásicos

• Instalaciones industriales: Ideales para manejar grandes volúmenes de aire con alta eficiencia y durabilidad.
• Edificios comerciales y oficinas: Garantizan un funcionamiento silencioso y fiable en espacios grandes y concurridos.
• Hospitales y centros de salud: Permiten un control preciso del aire, esencial para mantener condiciones higiénicas.
• Centros comerciales y espacios públicos: Su robustez y baja necesidad de mantenimiento son perfectas para áreas de alta afluencia.
• Instalaciones deportivas y de ocio: Ofrecen resistencia y eficiencia necesarias para funcionamiento continuo.
• Infraestructuras críticas: Aseguran un funcionamiento ininterrumpido y eficiente en aeropuertos, estaciones y centros de datos.

Mantenimiento de motores trifásicos y mantenimiento predictivo

El correcto mantenimiento de los motores trifásicos garantiza un rendimiento óptimo, prolonga su vida útil y evita paradas no programadas que pueden afectar a la producción o al funcionamiento de los sistemas de ventilación.

Tradicionalmente, las estrategias de mantenimiento se han dividido en dos enfoques principales: el mantenimiento correctivo (que actúa una vez producida la avería) y el mantenimiento preventivo (basado en revisiones periódicas programadas). Ambos presentan limitaciones: el primero implica tiempos de inactividad imprevistos y el segundo puede generar intervenciones innecesarias o no detectar fallos incipientes entre revisiones.

Mantenimiento predictivo para anticiparse a las averías

El mantenimiento predictivo se basa en la monitorización continua de parámetros clave del motor para detectar anomalías antes de que se conviertan en averías graves. De este modo, las intervenciones se realizan únicamente cuando los datos indican que son necesarias, optimizando recursos y minimizando el tiempo de inactividad.

En el ámbito de los motores trifásicos y los sistemas de ventilación industrial, el mantenimiento predictivo permite identificar de forma temprana problemas como:

• Sistema de alimentación: asimetría en las corrientes del motor.
• Bobinado del estator: variación de la resistencia del estator.
• Rotor: variación de la resistencia del rotor.
• Eje del motor / Equilibrio: desplazamiento del centro de gravedad.
• Excentricidad: problemas de concentricidad entre estator y rotor.
• Alineación: desalineación entre motor y carga.
• Sistema de refrigeración: anomalías en la refrigeración del motor.
• Pata coja / Aflojamiento: problemas en el sistema de fijación del motor.
• Rodamientos: fallos o defectos en los rodamientos.

PredictSens como solución de mantenimiento predictivo para ventiladores industriales

PredictSens es un sistema de mantenimiento predictivo desarrollado por Soler & Palau que combina hardware y software basado en inteligencia artificial para el diagnóstico de motores en sistemas de ventilación.

El dispositivo monitoriza de forma continua el estado del motor y envía los datos a la nube, donde los algoritmos de IA analizan la información y generan diagnósticos automáticos. Los resultados, junto con las acciones de mantenimiento recomendadas, se muestran a través de una plataforma web y una aplicación móvil. Sus características principales son:

• Diagnóstico preciso: capacidad de identificar fallos mecánicos y eléctricos del motor, incluyendo su gravedad y las acciones recomendadas, lo que permite priorizar las actividades de mantenimiento.
• Sistema automatizado: los diagnósticos y alarmas se generan de forma automática y personalizada para cada motor, sin necesidad de expertos para el análisis inicial.
• Solución escalable: compatible con todos los motores asíncronos de baja tensión, sin cables ni pasarelas adicionales, con una configuración rápida y una interfaz intuitiva.

La implementación de sistemas de mantenimiento predictivo como PredictSens permite a los profesionales del sector pasar de una estrategia reactiva a una proactiva, reduciendo costes operativos, evitando paradas imprevistas y alargando la vida útil de los equipos de ventilación.

Preguntas frecuentes sobre los motores trifásicos

¿Cómo seleccionar la potencia y tamaño adecuados de un motor trifásico para un sistema de ventilación industrial?

Evaluar carga, caudal de aire y eficiencia energética IE3/IE4 es esencial para evitar sobre dimensionamiento.​

¿Cuáles son las diferencias clave entre conexión estrella (Y) y triángulo (Δ) en motores trifásicos para ventiladores?

La estrella reduce corriente de arranque (ideal para arranques directos), mientras que triángulo maximiza torque en operación continua.​

¿Es posible conectar un motor trifásico a una red monofásica en proyectos de ventilación?

Sí, mediante variador de frecuencia (VFD), aunque reduce potencia ~30% y requiere protección térmica.

¿Qué relés o dispositivos proteger contra inversión de fases o arranque prolongado en ventiladores?

Relé de secuencia de fases y temporizado de sobrecorriente previenen daños por sobrecalentamiento.​

¿Cómo afecta el desequilibrio de voltaje (<1%) al rendimiento en aplicaciones de ventilación?

Genera corrientes desbalanceadas, vibraciones y calentamiento, acortando vida útil del aislamiento.​

¿Qué medidas optimizan la ventilación y enfriamiento del motor trifásico en entornos polvorientos?

Inspecciones periódicas, lubricación y ventilación forzada si opera <30 Hz.

¿Cuáles son los requisitos de eficiencia para motores trifásicos en proyectos europeos de ventilación (Reglamento UE 2019/1781)?

Motores IE3 mínimos, con VFD para control de velocidad y ahorro ~50% en cargas centrífugas como ventiladores.​

¿Cómo invertir el sentido de giro sin afectar el sistema de ventilación?

Intercambiar dos fases en la conexión, verificando alineación y protección.

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