El tema que hoy nos ocupa es el motor monofásico. Uno de los principales motivos para el uso de estos motores es la necesidad de un motor de baja potencia, por ejemplo hasta 2Kw o 3Kw.
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Actualizado el 26 de mayo de 2023.
Los motores monofásicos son propios del ámbito doméstico o de instalaciones en comercios donde no hay acceso a corriente alterna trifásica. Algunos electrodomésticos como frigoríficos o lavadoras están accionados por motores monofásicos.
Ja hemos hablado en este blog acerca del motor trifásico, un motor habitualmente destinado a sistemas industriales o comerciales y que requiere de una fuente de energía eléctrica trifásica.
¿En qué consiste un motor monofásico?
La definición más simple y concisa para definir esta máquina es la siguiente: el motor monofásico es una máquina rotativa que convierte energía eléctrica en energía mecánica.
Si bien hablamos aquí que los motores trifásicos no eran propios del ámbito doméstico, debido principalmente a la necesidad de una fuente de alimentación de corriente alterna trifásica – poco habitual en hogares -, los motores monofásicos son los motores comunes en la mayoría de casas.
Sin embargo, en cuanto a su funcionamiento, componentes y sencillez, son muy similares a estos motores trifásicos. Difieren principalmente en que necesitan de un bobinado auxiliar para iniciar el giro del rotor.
Además, el par motor suele ser habitualmente más bajo que el de los motores trifásicos, aunque se pueden conseguir potencias de hasta 10 hp y funcionar con tensiones de hasta 440V. Esto se debe a que los motores monofásicos poseen una única tensión alterna frente a la triple onda de los trifásicos.
Las fuentes de potencia monofásicas son las comunes en las instalaciones de los hogares españoles y por ende, estos motores de tamaño reducido son los ideales para accionar los sistemas de todo tipo de electrodomésticos o instalaciones en casas.
¿Cuáles son las partes de un motor monofásico?
Podemos diferenciar en tres tipos los componentes principales de un motor monofásico. Estos serían los siguientes:
- El estator, que es la parte fija del motor. Básicamente está compuesto de un núcleo de chapas de acero sobre el que se colocan, en unas ranuras, dos arrollamientos de hilo de cobre (principal o de trabajo, y auxiliar o de arranque).
- El rotor, que es la parte que gira en un motor monofásico, gracias al campo magnético generado por el estator, como veremos a continuación. Se compone de un eje – que en definitiva será el encargado de trasladar esa energía mecánica, en el que va insertado un núcleo magnético constituido por láminas de acero, que a su vez incorporan longitudinalmente unas barras de aluminio formando una estructura conocida como “jaula de ardilla”.
- En tercer lugar encontramos los escudos, situados en los extremos del estator, cuya función es mantener en posición el eje del rotor.
Obviamente, nos quedaría por resaltar la carcasa, que no es otra cosa que el elemento que protege todas las partes de un motor monofásico de cualquier daño o perturbación que provenga del exterior.
¿Cómo es el funcionamiento de un motor monofásico?
El funcionamiento de un motor monofásico es esencialmente el mismo que el del motor trifásico. Generan energía mecánica a través de la energía eléctrica basándose en el principio de atracción y repulsión entre un imán y un núcleo magnético al que se le aplica una corriente eléctrica.
En este caso, el estator es el que recibe la corriente alterna del exterior y donde están situadas las bobinas, de aquí que esta parte también se la conozca como inductor. En el rotor están situados las barras metálicas que funcionan como conductores de la electricidad.
En el estator, por acción de la corriente monofásica, se genera un campo magnético que produce una fuerza electromotriz en las barras del rotor. Estas barras están dispuestas en forma de espira y, debido a lo anteriormente comentado, giran generando esa energía mecánica para la que están concebidos.
La velocidad de giro de un motor eléctrico, habitualmente, tiene un valor fijo. Aquí entran en juego los variadores de frecuencia, de los que también hemos hablado en este blog.
¿Cuáles son los tipos de motores monofásicos?
En los motores monofásicos (a diferencia de los trifásicos) el estator produce un campo magnético estacionario pulsante que no es capaz por sí mismo de provocar un par de arranque Para generar ese par de arranque el motor necesita de un devanado auxiliar desfasado 90° respecto del devanado principal.
Esta característica se debe a que existe la necesidad de crear un campo bifásico partiendo de uno monofásico. Las diferentes disposiciones de estos devanados dictaminan la tipología del motor monofásico.
Pese a que pueden existir muchos tipos de motores monofásicos, habitualmente se les divide en dos grandes categorías. Son las siguientes: motor monofásico de fase partida, y de espira en cortocircuito o de sombra.
Motor monofásico de fase partida
En este motor se distinguen dos bobinados, el principal y el auxiliar o de arranque. El bobinado auxiliar es necesario solamente en el arranque por lo que en algunos motores un interruptor desconecta de la corriente ese bobinado (solución muy poco empleada) mientras que en la mayoría de motores el bobinado auxiliar va en serie con un condensar que le confiere a la corriente el desfasaje necesario para el arranque, una vez arrancado, el bobinado auxiliar y su condensador siguen activados, de ahí que a este tipo muy común de motores se les llame también de condensador permanente.
Motor monofásico de espira en cortocircuito
En lugar del bobinado o devanado auxiliar, se utiliza un anillo de bronce o cobre también conocido como “espira de Frager”, que retrasa el flujo magnético para proporcionar un campo alterno. Está concebido para motores de poca potencia.
¿Cuáles son las aplicaciones de los motores monofásicos?
Hemos comentado arriba que su baja potencia y demanda de una fuente de alimentación de potencia monofásica coloca a estos motores en usos no industriales: como hogares, oficinas o pequeños comercios.
Existe otra tipología no mencionada en la sección, la conocida como motores monofásicos universales. Estos pueden trabajar independientemente de la corriente que reciban, sea corriente alterna o corriente continua. Son de alta potencia con respecto a su tamaño pero de vida reducida (por desgaste de las escobillas) por lo que se emplean en aspiradoras, exprimidores, batidoras, etc.
Hemos visto que los motores monofásicos son, generalmente, de un tamaño reducido y una potencia también baja, con lo cual son idóneos para instalaciones pequeñas o electrodomésticos. Por ejemplo en sistemas de ventilación o calefacción, máquinas de coser, taladros, máquinas de aire acondicionado o sistemas de apertura y cierre de puertas de garaje o parking.
Ya que los motores monofásicos son baratos de producir y sencillos en construir, se producen en masa y tiene como resultado un bajo costo para el cliente. Además, la instalación eléctrica destinada a apoyar a este tipo de motores tampoco exige de grandes esfuerzos o inversiones, con lo que ayudarán a ahorrar costes también en este sentido.
Obviamente, reduciremos la aplicación de motores monofásicos a ámbitos muy concretos debido a factores ya comentados: par de arranque bajo, reducido rendimiento y también factor de potencia limitado.
Los motores monofásicos son de baja eficiencia, es decir consumen bastante energía en relación a la potencia que generan, es por ello que empiezan a usarse cada vez más los motores EC (electrónicamente conmutados), que son más potentes, más rápidos y más eficientes que los monofásicos.
Aplicación del motor monofásico en ventilación mecánica
El motor monofásico se utiliza comúnmente en ventiladores de aplicación doméstica o terciaria.
Uno de los principales beneficios del uso de motores monofásicos en ventiladores es que son más eficientes en términos energéticos que los motores trifásicos. Además, tienen una amplia variedad de tamaños y capacidades, lo que los hace ideales para una amplia gama de aplicaciones de ventilación.
Otro beneficio del uso de motores monofásicos es que son más económicos que los motores trifásicos. Esto se debe en parte a su diseño simple, que los hace más fáciles y económicos de producir.
En general, el uso de motores monofásicos en ventiladores puede ofrecer una serie de beneficios en términos de eficiencia energética y costos. Esto los convierte en una opción atractiva para muchas aplicaciones de ventilación.
Conclusiones
La ventilación mecánica es una solución importante para mejorar la calidad del aire en espacios cerrados, y el uso de motores monofásicos en esta aplicación puede ofrecer una serie de beneficios en términos de eficiencia energética y costes.
Es importante recordar que la selección de un motor adecuado para una aplicación de ventilación depende de varios factores, como el tamaño del espacio y la cantidad de ventilación requerida. Por lo tanto, es importante consultar con un ingeniero experto en ventilación mecánica antes de tomar una decisión final.
En conclusión, el uso de motores monofásicos en ventilación puede ser una opción atractiva y rentable para mejorar la calidad del aire en una amplia gama de espacios cerrados.
