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El par motor, también denominado momento de fuerza o fuerza de rotación, es una magnitud vectorial de la física que describe el efecto de una fuerza sobre el movimiento de rotación de un cuerpo rígido alrededor de un punto determinado.
El par motor se mide y se expresa en newton metros (Nm).
En numerosas aplicaciones, como los motores eléctricos, el par motor es fundamental para controlar los movimientos con precisión y garantizar un funcionamiento eficiente.
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El par motor (M) se obtiene multiplicando el brazo de palanca (a) por la fuerza (F) que actúa sobre él. De forma alternativa, en la fórmula del par motor el brazo de palanca también puede expresarse mediante su radio (r).
De este modo, la fórmula del par motor es: M = r × F.
Ejemplo: con un par motor de 100 Nm, una fuerza de 100 newtons (N) actúa sobre un brazo de palanca de un metro (m):
100 Nm = 100 N × 1 m
En los casos en los que la palanca y la fuerza aplicada no son perpendiculares entre sí, en el par motor solo interviene la componente de la fuerza perpendicular a la palanca:
M = F × r × sen α
La unidad de medida newton metro (Nm), utilizada para expresar el par motor, se compone de la unidad de fuerza en newtons (N) y de la unidad de longitud del brazo de palanca en metros (m).
El par motor describe la intensidad con la que una determinada fuerza actúa sobre un cuerpo montado de forma que pueda girar.
El par motor de un cuerpo puede ser positivo o negativo, dependiendo de la dirección de la fuerza que actúa sobre él.
Ejemplo: si una persona se sienta a cada lado de un balancín, actúan dos pares diferentes que generan movimientos en direcciones opuestas.
Si ambas fuerzas actúan como un denominado par de fuerzas en equilibrio mecánico, el cuerpo en rotación no modifica su estado de movimiento. En este caso, el cuerpo se encuentra tanto en equilibrio de fuerzas como en equilibrio de pares.
En su diseño básico, los motores eléctricos siempre cuentan con un rotor móvil y un estator fijo. Cuando el motor eléctrico se pone en funcionamiento, el rotor y el estator generan campos magnéticos. La interacción entre ambos campos magnéticos genera el par motor en el entrehierro situado entre el rotor y el estator.
El par motor de los motores eléctricos puede influir en su eficiencia energética, especialmente cuando las aplicaciones están sometidas a cargas y condiciones de funcionamiento variables. Un motor eléctrico diseñado cuidadosamente para los puntos de funcionamiento requeridos tiene un efecto positivo sobre su eficiencia energética.
Los motores eléctricos modernos suelen combinarse con sistemas de control integrados o externos para maximizar la eficiencia del sistema y, con ello, la eficiencia energética.
La elección entre un diseño de rotor interior o rotor exterior también influye en el par motor. Debido a la mayor superficie de interacción entre el campo del rotor y el campo magnético del estator, los motores de rotor exterior suelen alcanzar un par motor elevado con un bajo consumo energético.
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El par motor es un factor crítico en distintas aplicaciones de los motores eléctricos. Para lograr un funcionamiento lo más eficiente posible y con el menor nivel de vibraciones, el dimensionamiento del motor y el par motor disponible deben adaptarse con precisión al caso de carga correspondiente. Ejemplos:
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