Caso práctico: Reducir brillo de un motor DC con resistor

Materiales

• 1 × Motor DC pequeño (3–6 V típico de juguetes o mini ventiladores).
• 1 × Resistor de potencia 10 Ω, 2 W (o valor cercano entre 5–22 Ω, mínimo 1 W).
• 1 × Pila o batería de 3–6 V (por ejemplo, 2×AA o una pila de 9 V si el motor la admite).
• 1 × Portapilas o clip para la batería.
• 2 × Cables con pinza cocodrilo (o varios cables de protoboard).
• 1 × Multímetro digital (capaz de medir voltaje DC y corriente DC hasta, al menos, 1 A).
• 1 × Interruptor simple (opcional, puede sustituirse conectando y desconectando un cable).

Guía de conexionado

• Conecta el polo positivo de la batería (+) a un extremo del resistor [R1] 10 Ω.
• Conecta el otro extremo del resistor [R1] 10 Ω al terminal positivo del motor DC [M1].
• Conecta el terminal negativo del motor DC [M1] al polo negativo (–) de la batería (GND).
• Si usas interruptor:
• Conecta el interruptor [S1] en serie entre la batería (+) y el resistor, o entre el resistor y el motor (elige un solo lugar en serie).
• Prepara dos puntos de medición:
• Nodo VA: unión entre batería (+) y resistor [R1] (antes del resistor).
• Nodo VB: unión entre resistor [R1] y motor [M1] (después del resistor, antes del motor).

Esquemático

          +V BAT
          |
          o VA node
          |
        [S1] Interruptor (opcional)
          |
        [R1] 10Ω 2W
          |
          o VB node
          |
        [M1] Motor DC
          |
         GND (batería -)

Mediciones y pruebas

• Verificar funcionamiento básico:

  • Desconecta el resistor y conecta el motor directamente entre +V BAT y GND.
  • Observa la velocidad del motor (referencia de “100 %” visual/sonora).
  • Vuelve a la conexión con el resistor en serie como en el esquemático.
  • Comprueba que el motor sigue girando, pero a menor velocidad.

• Medir tensión en el motor (V_MOTOR):

  • V_MOTOR significa “tensión (voltaje) entre los terminales del motor”.
  • Pon el multímetro en modo voltaje DC (V⎓).
  • Coloca la punta roja en el terminal positivo del motor [M1] (nodo VB).
  • Coloca la punta negra en el terminal negativo del motor [M1] (GND).
  • Anota V_MOTOR con resistor y compárala con la tensión de la batería sin carga (V_BAT).

• Medir tensión en el resistor (V_R):

  • V_R significa “tensión (voltaje) en los extremos del resistor R1”.
  • Mantén el multímetro en modo voltaje DC.
  • Punta roja en VA node (antes del resistor).
  • Punta negra en VB node (después del resistor).
  • Anota V_R con el motor girando; debería ser V_R = V_BAT − V_MOTOR (aprox.).

• Medir corriente del motor (I_MOTOR):

  • I_MOTOR significa “corriente que pasa por el motor y el resistor”.
  • Cambia el multímetro a modo corriente DC (A⎓) y usa la entrada adecuada (mA o A, según el rango).
  • Abre el circuito entre la batería (+) y el resistor [R1].
  • Conecta la punta roja del multímetro al polo positivo de la batería (+).
  • Conecta la punta negra del multímetro al extremo libre del resistor [R1] (VA node pasa a través del multímetro).
  • Enciende el circuito (cierra [S1] si lo usas) y lee I_MOTOR.
  • Repite la medida también sin resistor (motor directo a la batería) para obtener I_MOTOR_SIN_R y comparar.

• Comprobar relación resistencia–velocidad:

  • Si dispones de varios resistores (por ejemplo, 4.7 Ω, 10 Ω, 22 Ω), repite las medidas V_MOTOR e I_MOTOR para cada valor.
  • Observa:
    • A mayor resistencia, menor I_MOTOR.
    • A menor I_MOTOR, menor V_MOTOR y menor velocidad del motor.
  • Anota en una pequeña tabla: R, V_MOTOR, I_MOTOR, observación de velocidad (rápido/medio/lento).

Errores comunes

• Usar un resistor de muy poca potencia:

  • Un motor puede consumir cientos de mA; el resistor disipa potencia P = I²·R.
  • Si R = 10 Ω e I = 0.3 A, P ≈ 0.9 W; un resistor de 1/4 W se calentará en exceso y puede quemarse.
  • Usa resistores de al menos 1 W, mejor 2 W para este tipo de pruebas.

• Conectar el resistor en paralelo con el motor:

  • Esto casi no reduce la velocidad del motor y solo desperdicia corriente.
  • El resistor debe ir en serie con el motor, en la única ruta de corriente.

• Confundir medida de tensión con medida de corriente:

  • Tensión (voltaje): el multímetro se conecta en paralelo (punta a cada lado del componente).
  • Corriente: el multímetro se conecta en serie (abre el circuito y el multímetro “hace de cable”).

• Alimentar un motor de bajo voltaje con una pila demasiado alta sin resistor:

  • Por ejemplo, motor de 3 V con pila de 9 V en directo: puede calentarse, hacer ruido extraño o dañarse.
  • Si notas que el motor se calienta mucho o hace olor, para el experimento y reduce el voltaje o aumenta R.

Seguridad y buenas prácticas

• No toques el eje del motor cuando gira a alta velocidad; puede enganchar ropa o pelos.
• Si el resistor se calienta tanto que no puedes tocarlo cómodamente, desconecta la alimentación y deja que se enfríe.
• No dejes el montaje alimentado sin vigilancia, sobre todo con baterías de 9 V o packs grandes.
• Revisa siempre la polaridad de la batería antes de encender el circuito.

Posibles mejoras

• Sustituir el resistor fijo por un potenciómetro de potencia (por ejemplo, 100 Ω, 2 W) para disponer de control continuo de velocidad.
• Añadir un interruptor [S1] fijo para encendido/apagado sin desconectar cables.
• Usar un MOSFET con modulación PWM (control por ancho de pulso) en lugar de un resistor, para mejorar la eficiencia y tener un mejor control de velocidad.
• Incorporar un pequeño tacómetro óptico o un sensor hall para medir las RPM y relacionarlas con V_MOTOR e I_MOTOR.

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Carlos Núñez Zorrilla

Electronics & Computer Engineer

Ingeniero Superior en Electrónica de Telecomunicaciones e Ingeniero en Informática (titulaciones oficiales en España).

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