Motores para UAV: ajuste de KV, empuje y masa a la aeronave

A un motor para UAV se le pide una sola cosa y que la haga bien: girar una hélice con la eficiencia que mantiene la aeronave en el aire durante el tiempo que exige la misión. Todo lo demás del sistema de propulsión —ESC, paso de hélice, batería— se elige en función de él, y por eso la preselección de motores suele partir del empuje y la masa para después acotar por KV, configuración del estator y resistencia del bobinado.

Esta guía explica cómo se especifican los motores de propulsión de rotor externo, qué cifras cambian de verdad una decisión de diseño y cómo se comparan trece de los modelos listados actualmente en la categoría Motores para UAV de ToBMS. Todas las cifras siguientes proceden de los datos de producto de ToBMS o de la especificación publicada por el fabricante; ninguna de ellas es una estimación.

Respuesta rápida

Un motor de propulsión para UAV es un motor brushless de rotor externo cuyo KV se ajusta al diámetro de la hélice y a la tensión de la batería, cuya configuración de estator y resistencia de bobinado determinan cuánta corriente puede convertir en empuje sin sobrecalentarse, y cuyo eje y patrón de montaje deciden si encaja en la aeronave. La selección suele seguir una única dirección: fijar la hélice y la tensión del paquete, leer el empuje y la corriente en los datos de ensayo del fabricante y elegir el motor cuyo KV, masa y potencia máxima encajen en ese punto de funcionamiento. La masa cuenta dos veces en un multirotor: es carga útil que no está disponible para baterías o sensores.

Qué decide realmente un motor para UAV

Las líneas de ficha técnica siguientes son las que cambian un resultado; el resto son consecuencias.

El KV y la hélice que debe girar

El KV es la constante de velocidad: aproximadamente la rapidez con que gira el motor por voltio aplicado sin carga. No es una cifra de calidad, y un KV más alto no significa un motor mejor. Lo que hace es fijar la relación entre tensión, carga de la hélice y consumo de corriente: un motor de KV bajo con un número de celdas alto gira una hélice grande despacio y con eficiencia, mientras que un motor de KV alto con pocas celdas hace girar rápido una hélice pequeña. Ajustar el KV a la aeronave suele significar elegir primero el número de celdas y la hélice y tratar el KV como el puente entre ambos.

Configuración del estator: 12N14P, 18N24P, 24N28P, 36N42P

La notación del estator describe ranuras y polos: 12 ranuras con 14 imanes, 36 con 42. Más ranuras y polos suelen significar una entrega de par más suave y un escalón de retención menor por vuelta, lo que conviene a hélices grandes y lentas y al extremo de KV bajo de la gama. Un número de polos mayor también eleva la frecuencia eléctrica a la que debe conmutar el ESC para una velocidad mecánica dada, por lo que la temporización del ESC y las rpm eléctricas máximas deben comprobarse siempre que un diseño suba en el rango de número de polos.

Resistencia interna y eficiencia

La resistencia del bobinado determina qué parte de la potencia eléctrica se convierte en calor en lugar de empuje. Es además la cifra más sensible al tamaño: los modelos de esta selección van de 17 mΩ en el U15 II y el U15XL a 194 mΩ en la unidad Navigator más pequeña. Cuando dos motores de masa similar difieren en decenas de miliohmios, el de menor resistencia suele trabajar más frío con la misma corriente, que es exactamente el margen que decide si una misión de larga duración es posible con un paquete determinado.

Potencia máxima y la ventana de 180 s

Las cifras de potencia máxima de esta categoría se dan para una ventana de 180 segundos. Es un régimen de corta duración y no uno continuo, y existe porque el servicio de un multirotor está dominado por el vuelo estacionario: el motor pasa la mayor parte del vuelo a gas parcial y solo alcanza su límite durante el ascenso, al rechazar el viento o en una recuperación exigente. Dimensionar una aeronave solo con la cifra de potencia máxima, sin comprobar la corriente en el punto real de vuelo estacionario, es la forma más habitual de acabar con un motor caliente y un vuelo corto. Cuando se publica una cifra de corriente continua, aparece por separado en la comparativa siguiente.

Eje, montaje y cable

El diámetro del eje y el patrón de montaje son las especificaciones que convierten un buen motor en uno inutilizable cuando se pasan por alto. Los modelos agrícolas y de gran carga útil de esta selección usan montajes de eje con pasador o de gran diámetro para adaptadores de hélice de alto par; las unidades más pequeñas de fotografía aérea emplean ejes de 4 mm con montajes de hélice convencionales. La longitud y la sección del cable importan en aeronaves donde el ESC va en el brazo y no en el centro: varios modelos se listan con longitudes de cable de 80 a 600 mm y con un peso aparte sin cable, que es la cifra que conviene usar al comparar con un presupuesto de masa de la aeronave.

Empuje y punto de funcionamiento

El empuje no es una propiedad del motor por sí solo; es una propiedad conjunta del motor, la hélice y la tensión. Por eso las tablas de ensayo del fabricante resultan más útiles que cualquier número aislado de una hoja de especificaciones. El texto de resumen en ToBMS recoge el empuje publicado cuando está disponible, y esas cifras se citan modelo a modelo más abajo en lugar de resumirse en un único rango.

Trece motores para UAV comparados

La tabla recoge trece de los motores de propulsión listados actualmente en la categoría Motores para UAV, ordenados del más ligero al más pesado. La potencia máxima es la cifra de 180 segundos del fabricante; la resistencia interna es el valor de fase publicado.

Configuración del estator, potencia máxima a 180 segundos, resistencia interna, diámetro de eje y masa según lo publicado por el fabricante. Los diámetros de eje se marcan como «No indicado» cuando el registro de ToBMS no incluye un valor, en lugar de deducirlos de un plano.

Se distinguen dos grupos. Por debajo de 300 g los motores son unidades de 12N14P a 24N28P de fotografía aérea y de uso general, con resistencias entre 50 y 194 mΩ y menos de 200 g de masa. Por encima de 600 g son todos 36N42P, la misma configuración escalada, con resistencias mucho menores y potencias que se adentran en el rango de los kilovatios. El salto de configuración del estator entre ambos grupos no es casualidad: es lo que permite girar despacio una hélice grande con una ondulación de par aceptable.

Aquí la relación útil no es la de potencia punta por masa, sino la de resistencia por masa junto con las cifras de empuje publicadas. El U3 KV700, por ejemplo, se lista con hasta 1.8 kg de empuje con 128 g en 3-4S, mientras que el MN3110 KV470 alcanza 1.2 kg con 98 g y el MN3510 KV360 llega a 1.9 kg con 117 g. Leer esos tres juntos es lo que convierte un presupuesto de masa en una decisión de propulsión, y ninguno puede ordenarse sin conocer la hélice y el número de celdas con los que se midieron.

Serie Navigator: MN3110, MN3510, MN4006, MN4014 y MN5008

La gama Navigator es el extremo de fotografía aérea e industria ligera de esta categoría, y es el grupo con más datos de empuje publicados en ToBMS.

MN3110 KV470 y MN3510 KV360

El MN3110 KV470 es un motor de 98 g y 12N14P listado con hasta 1.2 kg de empuje y 330 W de potencia máxima en 3-6S, eje de 4 mm y 600 mm de cable, con una cifra aparte de 80 g sin cable, que es el número que conviene usar en un presupuesto de masa. El MN3510 KV360 sube a 117 g y 330 W con un empuje publicado mayor, 1.9 kg en 3-6S. La pareja ilustra por qué el KV no puede compararse entre hélices distintas: el motor de KV más bajo y mayor diámetro es el que soporta la aeronave más pesada.

MN4006 KV380, MN4014 KV400 y MN5008 KV340

El MN4006 KV380 es el motor más ligero de esta categoría, con 68 g, 380 W de potencia máxima y 16 A de pico en 4-6S. El diámetro de eje debería verificarse contra el plano del fabricante antes de pedir un adaptador de hélice, ya que una sola dimensión mal leída puede detener un montaje. El MN4014 KV400 ocupa el centro de la familia con 171 g, 900 W y hasta 3.3 kg de empuje en 4-8S, mientras que el MN5008 KV340 emplea un estator 24N28P y un eje de 6 mm, con 760 W y 35 A de pico en 6S. La configuración 24N28P en una aeronave que pasará la mayor parte del tiempo en vuelo estacionario es una elección deliberada: más polos suelen significar un par más suave y menos retención a las velocidades bajas en las que el motor desarrolla su vuelo.

Serie U: U3 KV700 y U5 KV400

Los motores de la serie U son las unidades multirotor de uso general, y ambos son diseños 12N14P.

U3 KV700: aeronaves ligeras, KV alto

El U3 KV700 es un motor de 128 g listado con hasta 1.8 kg de empuje y 500 W de potencia máxima en 3-4S, con una cifra de corriente continua de 25 A y 600 mm de cable. Su ficha en ToBMS describe un estator 12N14P con refrigeración eficiente, orientado a aeronaves industriales y agrícolas, aunque con este KV y esta masa es en realidad una unidad multirotor pequeña o media, y la cifra de corriente continua es la que conviene usar para dimensionar, ya que los 500 W son un valor a 180 segundos.

U5 KV400: ventana de tensión más amplia

El U5 KV400 es el más flexible de los dos: 195 g con 850 W de potencia máxima, especificado entre 3S y 8S, con eje de 5 mm y 116 mΩ de resistencia interna. La cifra de 30 A continuos y la ventana de 3-8S lo convierten en candidato para aeronaves que volarán con más de una configuración de paquete, un requisito habitual cuando un prototipo vuela primero con una batería pequeña y después pasa a su paquete de producción.

Gran carga útil y clase tripulada: U8 Lite L, U15 II, U15XL y U15XXL

Por encima de 280 g la categoría cambia de carácter: son motores 36N42P concebidos para un empuje elevado con KV bajo, con ejes medidos en decenas de milímetros y cifras de corriente que dominan el diseño de la distribución de potencia.

U8 Lite L KV110

El U8 Lite L KV110 pesa 282 g y ofrece un empuje publicado de 11.2 kg con 2140 W de potencia máxima en un bus de 12S, consumiendo hasta 45.8 A en el pico con 105 mΩ de resistencia interna. Su ficha en ToBMS cita una vida útil de 1000 horas, un tipo de especificación distinto al del resto de la tabla que merece atención: en una aeronave de inspección o de trabajos topográficos, el intervalo de servicio es una línea de coste y no una nota a pie de página. Un eje de 15 mm con esta masa también indica las cargas de hélice que se espera que soporte el montaje.

U15 II KV80, U15XL KV38 y U15XXL KV29

Estos tres comparten un estator de la clase de 151 mm y la configuración 36N42P, y difieren sobre todo en KV, masa y corriente. El U15 II KV80 es el más ligero con 1740 g, 8580 W de potencia máxima en 12-24S y un empuje publicado de 36.5 kg. El U15XL KV38 sube a 4408 g y a una cifra de corriente de pico de 180 A, listado con hasta 81 kg de empuje en 24S, y el U15XXL KV29 alcanza 5130 g y 210 A de pico con un empuje publicado de 100 kg.

Con estas corrientes el motor ya no es el componente limitante del diseño: la capacidad de los conectores, la sección del cable y la tasa C de la batería deben especificarse junto con él. Las cifras de resistencia, 17 y 20 mΩ, muestran con qué estrechez se bobina para mantener las pérdidas manejables a 200 A, y son la razón por la que estos motores no pueden sustituirse sin más por un modelo de menor corriente sin revisar el ESC.

Agricultura y gran carga útil: P60 Pin y P80 III Pin

La serie P es el extremo de los drones de pulverización, donde el motor debe sostener una carga pesada y mal equilibrada durante maniobras continuas.

P60 Pin KV170

El P60 Pin KV170 es un motor de 375 g y 24N28P con 1800 W de potencia máxima entre 6S y 14S, 80 mΩ de resistencia interna y una corriente continua especificada de 38 A. Su ficha en ToBMS se orienta a multirotores agrícolas que giran hélices grandes, y el montaje con pasador es lo que permite instalar un adaptador de hélice de alto par sin depender de un eje roscado pequeño.

P80 III Pin KV100

El P80 III Pin KV100 es la unidad más grande de la serie P con 649 g, estator 36N42P y 2700 W de potencia máxima. Presenta la cifra de corriente de pico más alta del grupo agrícola, 60 A, y 45 mΩ de resistencia de bobinado, baja para su masa, que es lo que sostiene la ventana de 2700 W sin que la temperatura del bobinado se dispare. Su ficha en ToBMS lo describe como motor para hélices grandes con cargas de pulverización pesadas, un servicio que combina carga continua con corrección constante de actitud.

Qué motor para qué aeronave

En ToBMS estos motores se agrupan frente a un conjunto coherente de aplicaciones, y la aplicación decide qué especificación domina.

Fotografía, inspección y multirotores industriales

Fotografía aérea, inspección, uso industrial y larga autonomía son las aeronaves representadas en esta categoría. Aquí dominan la eficiencia y las bajas vibraciones, porque el estabilizador debe compensar todo lo que el sistema de propulsión transmite al chasis; la resistencia interna y la configuración del estator importan más que el empuje máximo.

Agricultura, gran carga útil y plataformas tripuladas

UAV agrícolas, Dron de carga pesada y Aeronave tripulada sitúan el empuje y la fiabilidad en primer plano. En este extremo, la corriente continua especificada, la interfaz de eje y montaje y el comportamiento térmico en salidas repetidas marcan el límite real, y la potencia publicada de 180 segundos debe leerse como un transitorio y no como un régimen de trabajo. Los tres motores que atienden el último de esos grupos —el U15 II, el U15XL y el U15XXL— se comparan directamente, incluidas las contrapartidas que añade una plataforma tripulada, en Sistemas de propulsión para aeronaves tripuladas: tres motores T-Motor U15 comparados.

Lista de comprobación para la selección

Los motores de propulsión son difíciles de cambiar en una fase avanzada de un programa de aeronave, por lo que merece la pena revisar estos puntos antes de especificar la geometría del brazo y el ESC.

Aeronave y punto de funcionamiento

1. Fijar primero la hélice y el número de celdas y leer después la tabla de empuje y corriente del fabricante en el punto de vuelo estacionario, no a pleno gas.
2. Confirmar que la corriente de vuelo estacionario encaja con la corriente continua especificada y tratar las cifras de potencia máxima como ventanas de 180 segundos.
3. Calcular la masa total de propulsión, incluido el cable, y compararla con la carga útil y la masa de batería que puede llevar la aeronave.
4. Comprobar el margen de empuje necesario para rechazar el viento y descender de forma controlada, no solo para el vuelo estacionario.

Integración eléctrica y mecánica

1. Casar el KV, el número de polos y la velocidad máxima con el límite de conmutación y los requisitos de temporización del ESC.
2. Verificar la resistencia del bobinado y la corriente máxima frente al paquete, los conectores y la sección del cable.
3. Confirmar el diámetro de eje, el patrón de montaje y la compatibilidad del adaptador antes de pedir las hélices.
4. Comprobar la longitud y el trazado del cable frente a la ubicación del ESC en el brazo y usar la cifra de masa sin cable cuando se publique.

Preguntas frecuentes

Recursos oficiales

T-Motor publica un Recursos completo que cubre las gamas U, MN, P y AT, y cada modelo dispone de una página oficial de producto con su especificación completa, sus tablas de empuje y sus planos, por ejemplo el sitio oficial de T-Motor. El fabricante sigue siendo la fuente de referencia para los datos de empuje, las especificaciones de bobinado y las recomendaciones de hélice; ToBMS mantiene la capa de descubrimiento consultable y comparable.

Adónde ir después

Si el objetivo es preseleccionar y no investigar, tres herramientas de la plataforma hacen el trabajo en secuencia. Explorar la categoría completa de Motores para UAV para ver cada modelo y cada especificación en paralelo, filtrar los candidatos por KV, masa y potencia en Seleccionar y después enfrentarlos en Comparar productos. Para aeronaves concebidas para carreras o para vuelo de ala fija y no para propulsión sustentadora, la categoría de Motores para drones cubre ese rango por separado.

La versión corta: fijar la hélice y la tensión del paquete, leer el empuje y la corriente en el punto de vuelo estacionario, dimensionar con la corriente continua y no con el pico de 180 segundos, y confirmar después masa, eje y montaje frente a la aeronave. Todo lo demás —longitud de cable, tipo de adaptador, temporización del ESC— queda por debajo de esas cuatro decisiones.