Cálculo de la potencia absorbida del motor: Potencia de entrada, eficiencia y potencia de salida

Potencia absorbida (potencia de entrada) es la potencia eléctrica que un motor extrae del suministro. Es el punto de partida para dimensionar circuitos, protección y cálculos de energía. Aquí le mostramos cómo determinarla.

Relaciones fundamentales

P_abs (Potencia de entrada) = V × I × PF × √3 (3-fásica) o V × I × PF (1-fásica) P_out (Potencia del eje) = P_abs × η η (Eficiencia) = P_out / P_abs P_loss = P_abs - P_out = I²R (estator) + I²R (rotor) + Núcleo + Fricción/Viento + Parásita

Método 1: Medición directa (Más precisa)

1. Mida voltaje: Fase-fase (3Ø) o fase-neutro (1Ø) en bornes del motor bajo carga
2. Mida corriente: Pinza amperimétrica en cada fase. Promedio para 3Ø.
3. Mida factor de potencia: Analizador de potencia o medidor PF. ¡Crítico! El PF varía de 0,6–0,9 según la carga.
4. Calcule:
   • 1Ø: P_abs = V × I × PF
   • 3Ø: P_abs = √3 × V_LL × I_prom × PF

Método 2: Placa de características + Estimación de carga

Si no puede medir PF:

• Placa de características: HP nominal, Voltaje, CNA, PF, Eficiencia (a carga completa)
• Estime % de carga: I_medida / CNA × 100 %
• Use curva de eficiencia (del fabricante) en ese % de carga
• P_out = HP × 746 × % de carga
• P_abs = P_out / η(% de carga)

Método 3: Par × Velocidad (Dinamómetro / Instrumentado)

P_out (Watts) = Par (N·m) × Velocidad (rad/s) Velocidad (rad/s) = RPM × 2π / 60 P_abs = P_out / η

Usado en laboratorios de prueba, no en campo.

Ejemplo resuelto

Placa de características: 10 HP, 460 V, 3Ø, CNA=12,4 A, PF=0,85, η=91,7 %

Medido: V=465 V, I=9,2 A promedio, PF=0,78 (en carga parcial)

P_abs = 1,732 × 465 × 9,2 × 0,78 = 5,760 W = 5,76 kW P_out = 5,76 × η_est En ~75 % de carga, η ≈ 91 % → P_out ≈ 5,24 kW = 7,0 HP

Factores críticos que afectan la potencia absorbida

• Carga: P_abs ∝ carga. Sin carga: 20–40 % CNA, PF 0,1–0,3 (corriente de magnetización)
• Voltaje: Voltaje bajo → mayor corriente para la misma potencia → mayores pérdidas
• Desequilibrio de voltaje: 1 % desequilibrio → 6–10 % desequilibrio de corriente → calentamiento adicional
• Armónicos (alimentado por VFD): Pérdidas extra por armónicos PWM. Use motor clasificado para VFD.
• Temperatura: Motor caliente → mayor R → mayores pérdidas I²R → menor η
• Altitud: >1000 m → derate (menos aire de refrigeración)

Por qué la potencia absorbida importa

• Dimensionamiento de circuitos: NEC 430.22 — conductores al 125 % CNA
• Protección contra sobrecarga: NEC 430.32 — disparo al 115–125 % CNA (modelo térmico)
• Costo de energía: kWh = P_abs(kW) × horas × tarifa
• Dimensionamiento de transformador/generador: kVA = P_abs / PF
• Cumplimiento de armónicos: IEEE 519 — distorsión de corriente de entrada VFD

Herramientas para el trabajo

• Analizador de calidad de energía: Fluke 430, Hioki PW6001 — V, I, PF, P, THD, armónicos
• Pinza amperimétrica + Multímetro: Bueno para 3Ø equilibrado si PF se conoce/mide por separado
• Pantalla VFD: La mayoría de los VFD reportan kW de entrada, kW de salida, PF, corriente
• Submedición: Medidor de grado de ingresos en el alimentador del motor

La potencia absorbida no es un número fijo—es una función de carga, voltaje y condición. Mídala bajo condiciones de operación reales. La CNA de la placa de características es un máximo, no un valor típico.