¿Cuánto par motor tiene un motor de arranque? No hay una cifra exacta. Eso es lo primero que hay que aclarar.
¿Un pequeño motor de gasolina? Su motor de arranque solo necesita generar unas pocas decenas de Newton-metros. ¿Pero un motor diésel industrial de alta potencia? A menudo se necesitan cientos de Newton-metros en el piñón. Todo depende del diseño, de la relación de transmisión y del propio motor.
¿La única solución fiable? Consultar los valores de par de apriete del piñón publicados por el fabricante. O bien, analizar sus curvas de rendimiento. Ahí es donde se encuentran los datos reales. Las conjeturas no sirven.
Esta guía analiza el par de arranque en diversas aplicaciones industriales. Explicaremos qué factores físicos determinan los requisitos de par, cómo se comporta durante el arranque del motor, cómo saber si el motor de arranque tiene la potencia suficiente y cuándo las alternativas como los arrancadores mecánicos de resorte son más convenientes que los eléctricos, especialmente en la industria pesada.
¿Cuánto par motor tiene un motor de arranque?
El par de arranque depende de la aplicación.
El par motor de arranque se ajusta a las necesidades de arranque del motor. Punto. Necesitas datos técnicos tanto del fabricante del motor como del motor de arranque para saber con qué estás tratando.
Los motores pequeños no requieren mucha potencia. Su cilindrada es baja y sus piezas móviles son ligeras. Por lo tanto, el par motor necesario es relativamente moderado.
¿Motores diésel comerciales de servicio mediano? Esa es otra historia. Tienen cilindros más grandes. Mayores relaciones de compresión. Aceite espeso que genera una fricción considerable. Estos necesitan un sistema de arranque realmente potente.
Y el valor del par motor no se obtiene al azar. Se calcula. Se ajusta directamente a la resistencia de arranque real de ese motor diésel o máquina industrial en particular.
Los requisitos varían enormemente según la aplicación:
Motores pequeños:
Motores de gasolina. Unidades diésel auxiliares monocilíndricas o bicilíndricas. Estas suelen requerir un par de arranque menor. Menor carga de compresión. Componentes internos más ligeros.
Motores diésel de servicio mediano:
Maquinaria de construcción. Motores diésel para camiones. Estos requieren más par motor. También una mayor reducción de engranajes. ¿Por qué? Mayor compresión en los cilindros. Mayores cargas de fricción.
Motores diésel de servicio pesado:
Motores diésel industriales. Suelen requerir varios cientos de Nm de par de arranque. Las altas relaciones de compresión lo exigen. El aceite espeso también aumenta la resistencia.
Motores industriales / Grupos electrógenos / Motores marinos:
Grupos electrógenos. Propulsión marina. Estos requieren un par motor considerable. Las cifras exactas dependen de la cilindrada, de las condiciones de temperaturas extremadamente bajas y de la fuente de energía de arranque elegida.
Aviso importante: compruebe siempre las fichas técnicas de fábrica tanto del fabricante del motor como del motor de arranque. Ahí es donde se encuentran las especificaciones exactas.
¿Por qué no existe un par de arranque fijo?
¿“Valor de par estándar”? No existe. Cada motor tiene requisitos de arranque completamente diferentes.
El par motor que produce un motor de arranque viene determinado por las necesidades reales del motor.
Y aquí hay algo que confunde a mucha gente. El par motor no es lo mismo que el par del piñón. Y el par del piñón no es lo mismo que el que realmente llega al motor. ¿Por qué? Porque la reducción de engranajes interna del motor de arranque modifica las cosas. Lo mismo ocurre con la relación entre el piñón y la corona dentada. Ambos factores afectan al par que finalmente llega al cigüeñal.
Precisamente por eso no se puede usar un solo valor para todos los motores de arranque. En la siguiente sección, analizaremos en detalle los factores físicos y eléctricos específicos que determinan el par de arranque.
¿Qué determina la cantidad de torque que produce un motor de arranque?
Diseño de arrancadores: Accionamiento directo, reducción de engranajes y arrancadores mecánicos
El diseño del arrancador es fundamental. Los arrancadores de transmisión directa utilizan un motor grande. Los arrancadores con reductor de engranajes utilizan un motor más pequeño y engranajes para multiplicar el par motor.
Los arrancadores de accionamiento directo conectan la armadura del motor directamente al piñón de transmisión. Configuración sencilla. Pero se necesita un motor más grande para obtener suficiente par motor.
Los arrancadores con reductor de engranajes adoptan un enfoque diferente. Utilizan un motor más pequeño y de mayor velocidad, al que se le añade un tren de engranajes. ¿El resultado? Un motor compacto que, aun así, ofrece mayor par motor en el piñón. Los diseños modernos se inclinan por esta solución por una buena razón.
Pero los arranques eléctricos no son la única opción disponible.
Los arrancadores mecánicos de resorte almacenan energía internamente, en un resorte. Al accionar el arranque, esa energía almacenada se libera en forma de movimiento rotacional. Transfiere el par motor al volante a través del piñón de transmisión. No necesita batería. Por lo tanto, no, el par de arranque no siempre tiene que provenir de un motor eléctrico.
Relación de transmisión y multiplicación de la corona dentada
Así es como funciona la multiplicación del par motor. El piñón de arranque tiene menos dientes. La corona del volante tiene más. El engranaje pequeño impulsa el engranaje grande. La velocidad disminuye. El par motor se multiplica en el cigüeñal.
Eso es ventaja mecánica en acción.
¿Quieres estimar el efecto general? Los ingenieros utilizan esta relación simplificada:
Par de arranque del motor ≈ Par interno del motor × Relación de reducción interna × Relación piñón/corona × Eficiencia general
Este efecto de palanca explica algo importante. Un motor de arranque relativamente compacto puede hacer girar un pesado cigüeñal diésel. La reducción de engranajes se encarga del trabajo pesado.
Tamaño del motor, compresión y resistencia mecánica
Los requisitos de par aumentan con el tamaño del motor. Con la relación de compresión. Con la fricción interna. Todo ello suma.
Los motores pequeños giran con relativa facilidad. ¿Los grandes motores diésel multicilíndricos? Son una historia completamente distinta. Simplemente empujar los pistones más allá del punto muerto superior requiere una fuerza considerable.
La resistencia del aceite contribuye. La fricción del tren de válvulas se suma. Las cargas auxiliares también se acumulan. El motor de arranque tiene que superar todo esto.
Al realizar cálculos para el par de arranque de un motor diésel , es necesario tener en cuenta todos los factores: fricción, arrastre de aceite, resistencia a la compresión del cilindro. Si se omite alguno de estos factores, los resultados no serán fiables.
Temperatura, voltaje y corriente
El par motor del motor de arranque eléctrico está directamente relacionado con la corriente. Si disminuye el voltaje, aumenta la resistencia en los cables y, por lo tanto, el par se limita. Así de sencillo.
El par motor que produce un motor eléctrico es proporcional al flujo de corriente.
El frío tiene un doble efecto. Las bajas temperaturas espesan el aceite, lo que aumenta el par motor necesario. Al mismo tiempo, el frío ralentiza la reacción química de la batería, lo que reduce la corriente disponible. Un doble golpe.
¿Terminales corroídos? ¿Caídas de tensión en el cableado? El motor de arranque no recibe suficiente potencia útil. El par motor disminuye. La velocidad de arranque disminuye. Ambos se ven afectados notablemente.
¿Cómo cambia el par de arranque durante el arranque?
Se necesita un par de arranque potente al inicio.
Al inicio del arranque, el motor de arranque necesita un par de arranque elevado. Hay que superar la resistencia estática. El cigüeñal tiene que empezar a moverse.
La velocidad del motor es cercana a cero en este instante. La fuerza contraelectromotriz es baja. La corriente de la armadura alcanza picos.
Mientras tanto, el motor podría tener una alta resistencia mecánica inicial. Esto supone una gran carga instantánea para el sistema de arranque.
¿Y una vez que el cigüeñal empieza a girar? La demanda de par no se mantiene constante. Fluctúa. La posición del pistón cambia. Se producen las carreras de compresión. Las condiciones de lubricación varían. La velocidad del motor fluctúa.
Punto clave: la fricción estática sumada a los picos de compresión implican que el motor de arranque debe generar un par máximo elevado durante las primeras revoluciones.
El par motor cambia a medida que aumenta la velocidad del motor.
A medida que aumenta la velocidad de arranque, la resistencia del motor se vuelve cíclica. El par de arranque disminuye naturalmente con mayores revoluciones por minuto.
La resistencia al arranque del motor no es uniforme. Alcanza su punto máximo cada vez que un pistón entra en compresión.
En un motor de arranque de CC convencional, el par motor alcanza su valor máximo a velocidad cero. A medida que aumentan las rpm, la fuerza contraelectromotriz se incrementa. La corriente disminuye. El par motor de salida disminuye.
El motor de arranque debe mantener el par suficiente para superar los picos de compresión, hasta que el motor alcance la velocidad de arranque deseada y se active la inyección de combustible. Ese es el margen de tiempo dentro del cual debe funcionar.
Curvas de par de transmisión directa frente a reducción por engranajes
Los motores de arranque de accionamiento directo y los motores de arranque con reducción de engranajes se comportan de manera diferente en todo el rango de revoluciones por minuto. Sus curvas de par lo demuestran.
Las unidades de accionamiento directo se basan en una armadura grande que impulsa directamente el par. El par disminuye gradualmente a medida que aumenta la velocidad. Curva predecible.
Los arrancadores con reductor de engranajes permiten que el motor interno funcione a mayor velocidad. La reducción de engranajes proporciona un mayor par de arranque en el piñón. Esa es la ventaja.
Gracias a esa ventaja en el sistema de engranajes, los arrancadores con reducción de engranajes pueden mantener un tamaño compacto a la vez que proporcionan una fuerte fuerza de rotación a las velocidades de arranque del motor.
¿Cómo saber si un motor de arranque tiene suficiente par motor?
No elija un motor de arranque basándose únicamente en kW.
No dimensione un motor de arranque basándose únicamente en el par motor. Tampoco lo haga basándose únicamente en la potencia (kW). El motor de arranque adecuado debe cumplir con los requisitos de par de arranque y velocidad mínima de arranque, bajo las condiciones de arranque especificadas.
He aquí por qué kW puede inducir a error.
La potencia es igual al par motor multiplicado por la velocidad angular. Un motor de arranque de alta potencia podría alcanzar ese valor girando rápido con poco par. Suena impresionante en teoría. Pero ese tipo de motor de arranque no le servirá a un diésel de alta compresión en climas gélidos. Se necesita potencia a bajas revoluciones, no potencia a altas velocidades.
Los ingenieros deben verificar el par motor a bajas velocidades. Deben asegurarse de que el motor de arranque proporcione suficiente par efectivo a las velocidades necesarias para superar las cargas de compresión.
Fíjate en la fuente de energía, no solo en el par motor.
Hay algo que la gente suele pasar por alto. Si el suministro de energía es inestable, el par nominal no importa. El motor de arranque no lo suministrará. Ya sea que el suministro sea eléctrico, mecánico o neumático, se aplica la misma regla.
Los distintos sistemas de arranque utilizan distintas fuentes de energía. Cada uno se comporta de manera diferente en condiciones adversas:
Sistemas de arranque eléctrico:
Funciona con pilas. Es práctico para el uso diario. Pero las pilas se degradan. Se producen caídas de tensión. El frío extremo reduce su rendimiento.
Sistemas de arranque mecánico por resorte:
Almacena energía mecánica en un resorte. El arranque no depende de baterías. Ideal para situaciones de emergencia o para lugares sin suministro eléctrico fiable.
Sistemas de arranque neumático:
Funciona con aire comprimido a alta presión. Proporciona un alto par de arranque. Ideal para aplicaciones industriales pesadas de gran tamaño.
Comprueba siempre toda la cadena de suministro de energía. Asegúrate de tener suficiente potencia cuando las condiciones se pongan difíciles.
Compruebe el par de arranque y la velocidad requeridos.
¿Desea verificar la compatibilidad? Compare la curva de par-velocidad del motor de arranque con los requisitos del motor. Par de arranque requerido. Velocidad de arranque mínima. Ambos datos son importantes.
Los fabricantes de motores publican estas cifras. Especialmente para los motores diésel. El encendido por compresión depende de ello.
No te fíes de fórmulas simplificadas. Multiplicar la cilindrada por un factor fijo no te dará resultados precisos. Sin datos detallados del fabricante del motor, la cilindrada por sí sola no aporta mucha información.
¿Cuál es la mejor opción? Consulta las curvas de rendimiento publicadas del motor de arranque. Confirma que proporciona el par motor suficiente a la velocidad de arranque deseada para tu motor.
Compruebe la compatibilidad de la corona dentada y el montaje.
Los valores de torque pueden parecer perfectos sobre el papel. Pero si los dientes del piñón no coinciden con la corona, no funcionará. Si la profundidad de la brida es incorrecta, no funcionará. Si la interfaz de montaje no está alineada, no funcionará.
La compatibilidad física es tan importante como el par motor.
El piñón de arranque debe coincidir con la corona dentada del volante. El módulo o paso debe ser el correcto. La brida de montaje debe mantener el piñón alineado bajo carga rotacional.
Si esto falla, surgirán problemas. Un acoplamiento incorrecto de los engranajes puede dañar la corona dentada. Una desalineación puede sobrecargar la carcasa del motor de arranque. El par de arranque se convierte en un par destructivo.
¿Qué ocurre cuando el par de arranque no es suficiente?
Arranque lento
Un par de arranque insuficiente impide que el motor alcance la velocidad de arranque especificada. Esto provoca dificultades para arrancar o, incluso, la imposibilidad total de arrancar.
Cuando el motor de arranque carece de fuerza de rotación, el cigüeñal gira demasiado despacio.
En los motores diésel, esto genera un problema agravado. Una menor velocidad de arranque reduce la temperatura de compresión. Los cilindros no alcanzan las condiciones necesarias para una ignición fiable. Sin ignición, no hay arranque.
Problemas de batería y voltaje
Esto es lo que sucede cuando un motor de arranque eléctrico se enfrenta a una alta resistencia: consume una corriente elevada durante periodos prolongados, el voltaje disminuye y la batería se descarga más rápido.
Bajo una carga mecánica intensa, el motor de arranque eléctrico funciona casi al límite de su capacidad. El consumo de corriente se dispara.
Esa corriente excesiva genera calor en los cables. El voltaje del sistema disminuye. Las reservas de la batería se agotan rápidamente tras repetidos intentos de arranque. Se convierte en un círculo vicioso.
Sobrecalentamiento del motor de arranque
Los arrancadores están diseñados para arranques de corta duración. Un arranque prolongado genera calor. Las bobinas internas se sobrecalientan. Esto provoca daños.
Los arrancadores no están diseñados para un funcionamiento continuo.
Un par motor insuficiente obliga al motor a girar durante demasiado tiempo. Se acumula calor en el inducido y en las escobillas. Un calor excesivo daña el aislamiento y acorta la vida útil del motor de arranque, a veces de forma permanente.
Siga siempre las especificaciones del ciclo de trabajo del fabricante del motor de arranque. Especifican el tiempo máximo de arranque por una buena razón.
Compruebe el sistema antes de reemplazar el motor de arranque.
Un arranque lento no siempre significa que el motor de arranque sea insuficiente o esté averiado. El problema podría estar en otra parte del sistema.
Antes de cambiar a una masa madre más grande, revisa esta lista de verificación:
Estado de carga y salud de la batería: ¿Mantiene el voltaje adecuado bajo carga? Compruébelo.
Conexiones y terminales de cables: Busque corrosión. Conexiones sueltas. Alta resistencia que provoque caídas de tensión.
Acoplamiento del piñón y la corona: ¿ El acoplamiento es suave? ¿Hay algún atasco? ¿Desalineación?
Viscosidad del aceite de motor: ¿Es el grado de viscosidad adecuado para las temperaturas actuales? Un aceite incorrecto genera una resistencia excesiva.
Cargas auxiliares y atascos mecánicos: ¿Hay alguna bomba o generador que genere una resistencia anormal? ¿Hay atascos en las piezas internas del motor?
Comprueba esto primero. Sustituye el motor de arranque solo después de haber descartado todo lo demás.
¿Cuándo conviene considerar un arrancador de resorte o neumático?
Cuándo tiene sentido un arrancador mecánico de resorte
¿Necesitas un arranque independiente de las baterías? ¿O de la red eléctrica? Un arrancador mecánico de resorte es una opción a considerar.
Los arrancadores de resorte almacenan energía manualmente mediante una manivela. Esta energía se transfiere a un potente resorte interno. Al activarse, el resorte se libera, generando un movimiento de rotación. El par motor se transmite al volante a través del piñón de transmisión.
Este sistema funciona bien como respaldo independiente de la batería. Ideal para equipos en ubicaciones remotas. Grupos electrógenos de emergencia. Aplicaciones industriales diésel donde el arranque eléctrico no es adecuado.
Por ejemplo, el arrancador de resorte de Cqstart . En sus especificaciones se indica el par máximo del piñón. Los ingenieros pueden ajustarlo directamente a los requisitos de arranque del motor. Sin conjeturas.
Cuándo tiene sentido usar un arrancador neumático
¿Dispone de aire comprimido en el lugar de trabajo? ¿Necesita un par de arranque elevado? Un arrancador neumático es ideal para esa situación.
Los arrancadores neumáticos funcionan con aire comprimido a alta presión. El aire acciona el mecanismo. Proporcionan un par de arranque potente para motores diésel grandes y de servicio pesado.
Entre las aplicaciones más comunes se incluyen equipos de minería, sistemas de propulsión marina, instalaciones de petróleo y gas, y lugares donde el aire comprimido ya forma parte de la infraestructura.
Arrancador eléctrico vs. Arrancador de resorte vs. Arrancador neumático
Cada tecnología de arranque tiene sus propias ventajas. La fuente de alimentación es importante. El entorno operativo también. Aquí te mostramos una comparación.
| Sistema de arranque | Fuente de energía | Ventaja principal |
| Arrancador eléctrico | Batería química | Solución estándar para condiciones normales. La automatización es conveniente. |
| Arranque de primavera | Energía mecánica almacenada | No requiere baterías. Extremadamente fiable para generadores de emergencia. Funciona en situaciones sin suministro eléctrico de respaldo. |
| Arrancador de aire | Aire Comprimido | Ideal para motores diésel de gran tamaño. Utiliza los sistemas de aire comprimido existentes. Proporciona un par de arranque potente. |
La elección del motor de arranque adecuado depende de tres factores: la resistencia al arranque del motor, la temperatura ambiente de funcionamiento y la fiabilidad del suministro eléctrico.
Evalúa las tres opciones. Luego, elige. Así te aseguras de que tu sistema de arranque proporcione el par motor exacto que necesitas. Arranques consistentes y fiables.
Conclusión
¿Cuánto par motor tiene un motor de arranque? No existe una cifra única que responda a esa pregunta. Su potencia varía desde unas pocas decenas de Newton-metros en aplicaciones pequeñas hasta varios cientos en sistemas industriales de alta resistencia.
El par de arranque depende de múltiples factores que actúan en conjunto. El diseño interno del motor es importante. Las relaciones de reducción de engranajes son importantes. El estado de la batería es importante. La resistencia mecánica del motor es importante.
¿Quieres saber si un motor de arranque tiene suficiente potencia? Observa su curva de par-velocidad en rangos de revoluciones por minuto específicos. No te fíes solo de la potencia en kilovatios.
Para equipos diésel críticos, el arranque eléctrico no siempre es la solución. A veces se necesita protección de respaldo. Los arrancadores mecánicos de resorte ofrecen esa alternativa independiente de la batería. Proporcionan un par de arranque fiable justo cuando se necesita.