¿Qué es una máquina sincrónica y asincrona?

Bailando al ritmo de la corriente: Motores Síncronos vs. Asíncronos

En el corazón de innumerables aplicaciones, desde relojes de pared hasta trenes de alta velocidad, laten los motores eléctricos. Estos dispositivos, encargados de transformar la energía eléctrica en mecánica, se dividen principalmente en dos grandes familias: síncronos y asíncronos. Su distinción fundamental radica en la relación entre la velocidad de rotación del rotor y la frecuencia de la alimentación eléctrica.

Imaginemos un vals. En un motor síncrono, el rotor, la parte giratoria del motor, baila al compás exacto de la música, representada por la frecuencia de la corriente alterna. Este baile perfectamente sincronizado se logra gracias a un rotor equipado con imanes permanentes o electroimanes. Estos imanes interactúan con el campo magnético rotatorio generado por el estator, la parte fija del motor, obligando al rotor a girar a la misma velocidad que dicho campo. Esta velocidad, conocida como velocidad síncrona, se calcula mediante la siguiente fórmula: Ns = 120f/P, donde ‘f’ es la frecuencia de la fuente y ‘P’ es el número de polos del motor. Por ejemplo, un motor de 4 polos conectado a una fuente de 60Hz tendrá una velocidad síncrona de 1800 RPM. Esta precisión en la velocidad hace que los motores síncronos sean ideales para aplicaciones que requieren un control preciso del movimiento, como relojes, compresores de gran tamaño y generadores. Sin embargo, su arranque puede ser más complejo y suelen ser más costosos.

Por otro lado, en el mundo de los motores asíncronos, el rotor no sigue el ritmo exacto de la música, sino que se queda ligeramente atrás. En esta analogía, el rotor intenta alcanzar a la frecuencia de la fuente pero nunca lo consigue. Esta diferencia de velocidad, conocida como deslizamiento, es esencial para el funcionamiento del motor asíncrono. En lugar de imanes, estos motores emplean rotores de jaula de ardilla, consistentes en barras conductoras incrustadas en un núcleo de hierro laminado, o rotores bobinados, con bobinas similares a las del estator. El campo magnético rotatorio del estator induce corrientes en el rotor, generando a su vez un campo magnético que interactúa con el del estator y produce el movimiento. El deslizamiento, generalmente entre el 2% y el 5%, permite que se induzcan las corrientes necesarias para el par motor. Esta característica simplifica su arranque y los hace más económicos que los síncronos, convirtiéndolos en la opción predominante en aplicaciones industriales como bombas, ventiladores y cintas transportadoras.

En resumen, la diferencia clave entre motores síncronos y asíncronos reside en la sincronización del rotor con la frecuencia de la fuente. Mientras los síncronos bailan al compás preciso de la corriente, los asíncronos siguen el ritmo con un ligero retraso, el deslizamiento. Esta distinción define sus características operativas y determina su idoneidad para diferentes aplicaciones. Elegir el motor adecuado depende de las necesidades específicas de cada proyecto, considerando factores como la precisión de la velocidad, el costo y la complejidad del arranque.