Diseñar un sistema eficiente y confiable. motor de bomba de piscina requiere una cuidadosa consideración de Requisitos hidráulicos, selección del tipo de motor, electrónica de potencia y gestión térmica.. A continuación se muestra una guía paso a paso para diseñar un motor síncrono de imanes permanentes (PMSM) o Motor de CC sin escobillas (BLDC) para aplicaciones de bombas de piscina.
Antes de diseñar el motor, establezca especificaciones clave:
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Parámetro |
Gama típica para bombas de piscina |
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poder |
0,5 CV – 3 CV (0,37 kW – 2,2 kW) |
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voltaje |
115V/230V (Monofásico/Trifásico) |
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Velocidad |
1750 – 3500 RPM (se prefiere velocidad variable) |
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Tasa de flujo |
40 – 100 GPM (galones por minuto) |
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Presión de la cabeza |
10 a 50 pies (3 a 15 m) |
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Eficiencia |
> 90% (estándares IE4/IE5) |
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Ciclo de trabajo |
Continuo (posible funcionamiento 24 horas al día, 7 días a la semana) |
Bombas de piscina utilizadas tradicionalmente motores de inducción, pero diseños modernos favorecer a BLDC o PMSM motores para:
✔ Mayor eficiencia (hasta 95%)
✔ Control de velocidad variable (ahorro de energía)
✔ Menor mantenimiento (sin escobillas, mayor vida útil)
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Característica |
BLDC |
PMSM |
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Controlar la complejidad |
Más simple (trapezoidal) |
Más complejo (FOC/Sinusoidal) |
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Eficiencia |
Ligeramente inferior (~90%) |
Mayor (~95%) |
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Ondulación del par |
Mayor (debido a la conmutación) |
Bajar (funcionamiento suave) |
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Costo |
inferior |
Ligeramente más alto |
Recomendación:
• Para un control sencillo y de bajo coste → BLDC
• Para un funcionamiento silencioso y de alta eficiencia → PMSM
• Núcleo del estator: Acero laminado al silicio (M19/M47) para reducir las pérdidas por remolinos.
• Tipo de bobinado:
♦ BLDC: Bobinados concentrados (más fácil fabricación)
♦ PMSM: Devanados distribuidos (mejor back-EMF sinusoidal)
• Combinación de ranura y poste:
♦ Opciones comunes: 12 ranuras/10 polos, 24 ranuras/16 polos
♦ Polos más altos → Par más suave, pero mayores pérdidas de conmutación.
• Tipo de imán:
♦ Ferrita (más barata, menor rendimiento)
♦ NdFeB (mayor densidad de energía, mejor para diseños compactos)
• Disposición del imán:
♦ Montaje en superficie (SPMSM): fabricación más sencilla
♦ Interior (IPMSM): mayor par de reluctancia, mejor para alta velocidad
• Entrehierro típico: 0,5 – 1,0 mm
• Espacio más pequeño → Mayor par, pero tolerancias de fabricación más estrictas.
• Topología: inversor trifásico de puente completo
• Dispositivos de conmutación:
♦ MOSFET (para
♦ IGBT (para > 1 kW, alto voltaje)
• Frecuencia PWM: 8 – 20 kHz (más alta → más silenciosa, pero con más pérdidas)
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Método de control |
BLDC |
PMSM |
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Conmutación |
Sensores Hall (6 pasos) |
Codificador/FOC (control orientado al campo) |
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Control de velocidad |
PWM sencillo |
FOC sin sensores (mejor eficiencia) |
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Control de par |
Limitado |
Preciso (corriente sinusoidal) |
Recomendación:
• Para BLDC: Utilice sensores de efecto Hall + control trapezoidal (bajo costo).
• Para PMSM: utilice FOC sin sensores (mejor eficiencia, más silencioso).
• Refrigeración pasiva: carcasa de aluminio con aletas (para
• Enfriamiento Activo: Asistido por ventilador (para > 1,5 HP o servicio continuo).
• Rodamientos: Rodamientos de bolas sellados (impermeables, larga duración).
• Material del eje: Acero inoxidable (resistente a la corrosión).
• Clasificación IP: IP55 (a prueba de salpicaduras) o IP68 (totalmente sumergible)
• Resistencia a la corrosión: Devanados recubiertos de epoxi, herrajes de acero inoxidable.
Antes de la producción en masa, verifique:
✅ Prueba sin carga (back-EMF, par de engranaje)
✅ Prueba de carga (eficiencia, curva par-velocidad)
✅ Prueba térmica (aumento de temperatura a plena carga)
✅ Prueba de entrada de agua (validación de clasificación IP)
• Optimización de costos:
♦ Utilice imanes de ferrita si el NdFeB es demasiado caro.
♦ La producción en masa reduce los costos de PCB/motor.
• Cumplimiento Normativo:
♦ UL 1081 (Estándar de bomba de piscina)
♦ ENERGY STAR (para bombas de velocidad variable)
Diseñando un Motor de bomba de piscina PMSM de alta eficiencia o BLDC implica:
► Definición de especificaciones hidráulicas y eléctricas
► Elegir entre BLDC (más simple) o PMSM (mayor eficiencia)
► Optimización del diseño del estator/rotor
► Implementación de FOC para PMSM (o trapezoidal para BLDC)
► Garantizar la confiabilidad térmica y resistente al agua
⇒ Mayor adopción de FOC sin sensores (reducción de costos)
⇒ Mayor integración con IoT (control inteligente de bombas)
⇒ Mayor uso de inversores SiC/GaN (mayor eficiencia)
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