Calculadora de potencia del motor del polipasto de grúa

Este servicio gratuito en línea polipasto de grúa La calculadora de potencia del motor determina la potencia necesaria para los mecanismos de elevación de grúas puente y grúas pórtico. Introduzca la capacidad de elevación nominal, la velocidad de elevación y la eficiencia mecánica, y obtenga al instante la potencia del motor calculada en kilovatios.

The calculator is compliant with major international crane design standards including ISO 4301, FEM 1.001 (European crane specifications), and GB/T 3811 (Chinese national standard). It covers duty classes A1–A6 (equivalent to M1–M6) and rated capacities from 0.5 t to 200 t under standard operating conditions.

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Fórmula de cálculo

\[P = \frac{m \cdot g \cdot v}{1000 \cdot \eta}\]

Símbolo	Definición	Unidad
P	Potencia requerida del motor del polipasto	kW
m	Masa de elevación nominal (carga de trabajo segura)	kg
g	Aceleración gravitatoria (9,81)	m/s²
v	Velocidad de elevación nominal	EM
η	Eficiencia mecánica total del sistema de transmisión del elevador.	decimal (por ejemplo, 0,85)

Las conversiones de unidades se aplican automáticamente:

• La capacidad de elevación introducida en toneladas (t) se convierte a kg (× 1000).
• La velocidad de elevación introducida en m/min se convierte a m/s (÷ 60).

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Cómo usar la calculadora

Paso 1 — Introduzca la capacidad de elevación (toneladas)

Introduzca la capacidad de elevación nominal (carga de trabajo segura, CTS) de la grúa, tal como se especifica en la documentación de diseño o en la placa de datos de la grúa. No incluya el peso propio del bloque de gancho ni de los accesorios de elevación; la fórmula utiliza la carga nominal neta en el gancho.

Rango de aplicación: De 0,5 t a 200 t

Paso 2 — Introduzca la velocidad de elevación (m/min)

Introduzca la velocidad de elevación nominal en metros por minuto. Esta es la velocidad de elevación a plena carga a la que el polipasto está diseñado para levantar la carga nominal, no la velocidad sin carga, que suele ser entre 10 y 201 TP3T mayor para motores con características de deslizamiento.

Velocidades de elevación típicas según la aplicación:

Aplicación	Velocidad de elevación típica
Ensamblaje de precisión, salas blancas	0,5–2 m/min
Grúas puente de taller general	3–8 m/min
Almacenamiento y depósito	6–12 m/min
Grúas de cuchara o grúas magnéticas	10-20 m/min
Grúas portuarias y de astilleros	15–30 m/min

Paso 3 — Introduzca la eficiencia mecánica (η)

La eficiencia mecánica η representa la relación entre la potencia útil de salida (para levantar la carga) y la potencia total de entrada consumida por el motor. La diferencia se pierde por la fricción en la caja de engranajes, el sistema de enrollado del cable, las poleas, los cojinetes del tambor y la flexión del cable. η se introduce como un número decimal (por ejemplo, 0,85 para el modelo 85%).

Valores típicos de eficiencia según la configuración del aparejo:

Tipo de aparejo/polipasto	Rango típico de η
Polipasto de cable de acero de caída simple (1/1)	0.90–0.95
aparejo de 2 caídas	0.87–0.92
aparejo de 4 caídas	0.82–0.88
aparejo de 6 caídas	0.78–0.85
aparejo de 8 caídas	0.75–0.82
Polipasto de cadena (eléctrico)	0.65–0.80

Para un sistema de transmisión completo, η es el producto de las eficiencias de los componentes individuales: eficiencia de la caja de engranajes (normalmente de 0,92 a 0,97 por etapa), eficiencia de los engranajes abiertos (de 0,95 a 0,97), eficiencia del sistema de poleas (de 0,96 a 0,98 por polea) y eficiencia del cojinete del tambor (0,99). Un polipasto de cable típico con sistema de poleas de 4 tramos y una caja de engranajes de dos etapas produce una eficiencia η total de aproximadamente 0,82 a 0,86.

Cuando se desconoce η, utilice 0,85 como estimación inicial conservadora para un polipasto de cable de acero estándar con aparejo de 4 tramos.

Paso 4: Lea el resultado.

La calculadora devuelve el Potencia motora requerida calculada P en kW. Esta es la potencia mínima teórica necesaria para levantar la carga nominal a la velocidad nominal contra las pérdidas por fricción.

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De la potencia calculada a la potencia del motor seleccionada

El valor calculado P es un mínimo teórico. El motor seleccionado para el polipasto debe cumplir varios requisitos adicionales que van más allá del resultado de la fórmula.

Potencias nominales estándar del motor

Los motores eléctricos se fabrican con potencias nominales estandarizadas. El motor seleccionado debe cumplir o superar la potencia nominal calculada (P), redondeada al valor nominal estándar superior. Las potencias nominales estándar IEC comunes (kW) incluyen:

0.37 / 0.55 / 0.75 / 1.1 / 1.5 / 2.2 / 3.0 / 4.0 / 5.5 / 7.5 / 11 / 15 / 18.5 / 22 / 30 / 37 / 45 / 55 / 75 / 90 / 110 / 132 / 160 / 200 / 250 / 315 / 400 / 500

Siempre seleccione el primera calificación estándar por encima de la P calculada, nunca redondear hacia abajo.

Ciclo de trabajo (Factor de duración cíclica, CDF / ED%)

Los motores de los polipastos de grúa funcionan de forma intermitente: se activan durante la fase de elevación y permanecen inactivos durante el posicionamiento, el desplazamiento y la descarga de la carga. La capacidad térmica de los motores se expresa mediante un factor de duración cíclica estándar (CDF o ED%), generalmente 25%, 40% o 60% para aplicaciones en grúas.

Un motor con una potencia nominal de 15 kW a 40% ED puede generar 15 kW de forma continua durante la fase de elevación, siempre que no se energice durante más de 40% del tiempo total de funcionamiento. Si se utiliza el mismo motor a 60% ED sin reducir su potencia, los devanados se sobrecalentarán con el tiempo.

Asegúrese de que la clasificación ED% del motor seleccionado coincida o supere el ciclo de trabajo requerido por el patrón de operación real de la grúa. Para grúas de alto ciclo (A5–A6 / M5–M6), generalmente se requiere un motor ED 60%.

Factor de servicio para la clase de servicio

Las grúas de mayor capacidad requieren arranques más frecuentes a plena carga, lo que aumenta la carga térmica del motor más allá de lo que implica la potencia nominal. Como guía práctica:

Clase de servicio (ISO/FEM)	Factor de servicio recomendado en P
A1–A2 (M1–M2)	1.0
A3–A4 (M3–M4)	1.1–1.15
A5–A6 (M5–M6)	1.2–1.25

Multiplique la potencia P calculada por el factor de servicio antes de seleccionar la potencia nominal estándar del motor para aplicaciones de mayor exigencia.

Reducción de potencia por altitud y temperatura

Esta calculadora asume condiciones de funcionamiento estándar: altitud ≤ 1000 m sobre el nivel del mar y temperatura ambiente ≤ 40 °C. Fuera de estos límites, la potencia del motor debe reducirse:

Reducción de potencia en altitud: Por encima de los 1000 m, la densidad del aire disminuye, reduciendo la capacidad de refrigeración del motor. Se aplica una reducción típica de 11 TP3T por cada 100 m por encima de los 1000 m (consulte los datos del fabricante). A 2000 m, la potencia del motor debe reducirse en aproximadamente 101 TP3T.

Reducción de potencia por temperatura: Por encima de los 40 °C de temperatura ambiente, se reduce el aumento de temperatura admisible del motor. Se aplica una reducción típica de potencia de 1 a 21 TP3T por cada grado Celsius por encima de los 40 °C. A 50 °C de temperatura ambiente, la reducción es de aproximadamente 10 a 151 TP3T.

Para tener en cuenta la reducción de potencia, divida la potencia calculada (P) entre el factor de reducción antes de seleccionar el tamaño estándar del motor. Por ejemplo, a 2000 m de altitud con un factor de reducción de 0,90: seleccione un motor con una potencia nominal de P / 0,90.

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¿Por qué importa la eficiencia mecánica η?

El término de eficiencia η a menudo se subestima en cálculos rápidos. Su efecto en el tamaño del motor es significativo:

Valor η	Potencia del motor para 10 t a 6 m/min
0.95	10,3 kW
0.85	11,5 kW
0.75	13,1 kW
0.65	15,1 kW

La diferencia entre un sistema de aparejo de cuatro cables bien mantenido (η ≈ 0,85) y un polipasto de cadena desgastado y mal lubricado (η ≈ 0,65) puede implicar la necesidad de un motor 30% más potente para la misma elevación. Un valor de η excesivamente optimista conlleva un motor con poca potencia que se sobrecalienta bajo carga, activa los dispositivos de protección térmica y provoca una degradación acelerada del aislamiento.

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Productos y ámbito de aplicación

Tipos de grúas aplicables

• Puentes grúa monorraíl
• Grúas puente de doble viga
• Grúas pórtico de viga única
• Grúas pórtico de doble viga
• Polipastos eléctricos de cable de acero sobre carros estándar

Condiciones de funcionamiento

Parámetro	Rango aplicable
Capacidad de elevación nominal	0,5 t – 200 t
Clase de servicio	A1–A6 (equivalente a M1–M6)
Altitud	≤ 1.000 m
Temperatura ambiente	≤ 40 °C
Entorno laboral	Talleres interiores generales y patios exteriores.
Fuente de alimentación	Tensión de red estable (±10% de la nominal)

No aplicable para

La fórmula P = m·g·v / (1000·η) es una ecuación de potencia de elevación en estado estacionario. No tiene en cuenta las demandas de potencia adicionales ni las restricciones de diseño de las siguientes aplicaciones especiales, que requieren cálculos de ingeniería independientes:

• Grúas de fundición (grúas de cuchara, grúas de carga) — La exposición al calor radiante requiere motores y carcasas con capacidad térmica reducida; los ciclos de trabajo pueden ser extremos.
• Grúas antideflagrantes — La selección del motor se rige por la clasificación de zona ATEX o IECEx, la clase de temperatura y los requisitos del grupo de envolvente, además de la potencia nominal básica.
• grúas de energía nuclear — Se aplican las normas de calificación sísmica, diseño a prueba de fallos únicos y componentes de grado nuclear.
• High-altitude installations (> 1,000 m) — Se requiere un cálculo explícito de la reducción de potencia antes de la selección del motor.
• High-temperature environments (> 40 °C ambient) — Se requiere una reducción de potencia explícita
• Grúas con requisitos de descenso regenerativo — Cuando la carga de descenso es grande y las velocidades son altas, puede ser necesario un sistema de resistencia regenerativa o de frenado, y la selección del motor debe considerar el funcionamiento en cuatro cuadrantes.
• Aplicaciones de variadores de frecuencia (VFD) con rangos de velocidad específicos — La adaptación motor-variador de frecuencia y las curvas par-velocidad requieren un análisis que va más allá de la fórmula de potencia básica.

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Preguntas frecuentes

P1: ¿Cuál es la diferencia entre la potencia calculada del motor y la potencia nominal del motor?

La potencia P calculada mediante la fórmula es la potencia mínima teórica necesaria para levantar la carga a velocidad nominal, superando la fricción del sistema de transmisión. La potencia nominal del motor es el valor estandarizado del motor seleccionado, que debe ser igual o superior a P. El motor seleccionado siempre tendrá una potencia ligeramente mayor que el valor calculado, ya que los motores solo existen en potencias nominales estándar específicas, y se aplican márgenes adicionales para la clase de servicio y el factor de servicio.

P2: ¿Debe incluirse el peso del bloque de gancho en m?

No. La fórmula solo utiliza la capacidad de elevación nominal (la carga neta en el gancho). El bloque del gancho, el grillete, las eslingas y demás accesorios forman parte del equipo fijo de la grúa y se tienen en cuenta en el diseño estructural y en los cálculos de carga sobre las ruedas, no en la fórmula de potencia del motor del polipasto. La potencia del motor se dimensiona para elevar la carga útil, no para el propio sistema de elevación de la grúa.

P3: ¿Cómo puedo determinar la eficiencia mecánica de mi polipasto?

Para un polipasto nuevo, la ficha técnica del fabricante indicará la eficiencia mecánica general o la de los componentes individuales (caja de engranajes, cable). Para un polipasto existente del que no se disponga de documentación, estime η a partir de la configuración del cable utilizando los valores típicos del paso 3. Para una evaluación detallada, mida directamente la potencia de entrada y la potencia de salida (fuerza de elevación × velocidad).

P4: ¿Se puede utilizar esta calculadora para polipastos de cadena?

Sí, para la estimación general de potencia. Sin embargo, los polipastos de cadena tienen una eficiencia mecánica menor que los polipastos de cable (normalmente η = 0,65–0,80 para polipastos eléctricos de cadena) debido a la mayor fricción en el sistema de cadena y piñón. Utilice el valor de η apropiado y tenga en cuenta que los polipastos de cadena generalmente tienen capacidades y velocidades más bajas que las que cubren los motores estándar para polipastos de cable.

P5: ¿Qué sucede si el motor tiene una potencia ligeramente inferior a la requerida?

Un motor ligeramente subdimensionado funcionará a una temperatura superior a la nominal durante los arranques a plena carga. El relé de protección térmica o el disyuntor de protección del motor se dispararán cuando la temperatura del bobinado supere el límite, interrumpiendo el arranque. Los ciclos térmicos repetidos aceleran la degradación del aislamiento y acortan significativamente la vida útil del motor. En casos graves, un motor subdimensionado de forma continua fallará en cuestión de meses. Seleccione siempre la potencia nominal inmediatamente superior a la potencia nominal calculada.

P6: ¿La velocidad de elevación afecta más al tamaño del motor que la capacidad de carga?

En la fórmula, P es proporcional tanto a m como a v. Duplicar la carga o duplicar la velocidad duplica la potencia requerida. En la práctica, la velocidad suele ser la variable más flexible: especificar una velocidad de elevación menor (por ejemplo, 3 m/min en lugar de 6 m/min para la misma capacidad) reduce a la mitad la potencia del motor necesaria, lo que puede disminuir significativamente el peso, el costo y el consumo de energía del polipasto en aplicaciones donde el tiempo de ciclo no es crítico.

P7: ¿Cómo afecta el control VFD (variador de frecuencia) a la selección del motor?

Un variador de frecuencia (VFD) permite que el motor funcione a diferentes velocidades variando la frecuencia de alimentación. En aplicaciones de polipastos, los VFD se utilizan para proporcionar un arranque y parada suaves (reduciendo las cargas dinámicas y los impactos en el cable), una velocidad de avance lento para un posicionamiento preciso de la carga y, en ocasiones, frenado regenerativo durante el descenso. La potencia nominal del motor se sigue determinando mediante la fórmula a velocidad nominal máxima, pero puede ser necesario aumentar el tamaño de la carcasa del motor si el VFD requiere que este funcione por debajo de la velocidad base a par máximo durante periodos prolongados, ya que la refrigeración natural se reduce a bajas velocidades.