Nota originalmente publicada en Industrial Vehicle Technology

La electromovilidad no solo es cada vez más importante en la carretera, sino también en el sector todoterreno. Los principales proveedores de tecnología están impulsando constantemente la electrificación con soluciones de sistemas integrados. Todo el potencial de la maquinaria móvil y los vehículos comerciales se expondrá en Systems & Components 2023, que se celebrará paralelamente a Agritechnica del 12 al 18 de noviembre.

Las innovaciones en la tecnología de propulsión de maquinaria móvil solían basarse en motores diésel y accionamientos hidrostáticos, pero hoy en día la atención se centra en la electrificación. Puede reconocerse que la tendencia hacia la electromovilidad ya no se limita a los automóviles, sino que también desempeña un papel central en la agricultura, así como en la construcción y la minería, aumentando aún más la productividad de la maquinaria móvil. Las ventajas de los propulsores eléctricos son evidentes, ya que contienen menos piezas móviles y necesitan un mantenimiento menos frecuente que los motores de combustión, además de ofrecer una mayor eficiencia, reducir las emisiones y aumentar el rendimiento.

Sin embargo, el tamaño y la complejidad crecientes de los sistemas plantean un reto a los desarrolladores. La simple electrificación de la cadena cinemática mediante, por ejemplo, la sustitución del motor diésel por un motor eléctrico, se queda corta como posible solución. La maquinaria móvil, ya sea una excavadora, un camión volquete o un tractor, está invariablemente equipada con sistemas hidráulicos que, en el mejor de los casos, también deberían electrificarse. Alternativamente, el motor diésel podría pasar a formar parte de una propulsión híbrida o los vehículos podrían equiparse con propulsores eléctricos alimentados por baterías o generadores diésel. Estas cuestiones deben responderse al inicio de cada proyecto de electrificación.

Escalabilidad del sistema modular

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Ingenieros y desarrolladores encontrarán respuestas a estas cuestiones en Systems & Components. La plataforma B2B se centrará en soluciones viables para la electrificación que sean fáciles de integrar y que, con funciones pioneras de conducción y trabajo, den lugar a nuevos modelos de negocio. Para ello, los proveedores de tecnología ofrecen soluciones de instalación, personalizables en función de la aplicación, el área de funcionamiento y la potencia del motor. Desde cajas de cambios sincronizadas, Powershift y continuas con sus correspondientes sistemas de control electrónico, hasta ejes rígidos y de dirección, el equipamiento adecuado está disponible para cada necesidad.

Se mostrarán plataformas modulares desarrolladas específicamente para el sector todoterreno, que incluyen no sólo motores eléctricos e inversores, sino también cajas de cambios, software y accesorios, así como sistemas hidráulicos y de baterías a juego. Compatible con una amplia variedad de diseños, la gama de prestaciones cubre todo el espectro, desde máquinas compactas hasta máquinas de trabajo pesado. La gama de alta tensión incluye motores de potencia variable diseñados para utilizarse, por ejemplo, como generadores en aplicaciones diésel-eléctricas. Con potencias pico de hasta 400 kW y pares máximos de más de 2.000 Nm, estos motores ofrecen la máxima libertad de diseño posible para la electrificación de arquitecturas de vehículos nuevos y existentes. Otros componentes clave, como los convertidores CC/CC y los cargadores de a bordo, completarán la gama de productos expuestos en el recinto ferial.

Hacia el futuro con cero emisiones

La legislación sobre emisiones de gases de escape también está fomentando el uso creciente de motores alternativos en aplicaciones fuera de carretera. En algunos casos, las estrictas normativas europea Off-Highway Stage V y estadounidense Off-Highway Tier 4 están obligando a los fabricantes a replantearse sus diseños. Aunque la tecnología de emisiones de gases de escape es bien conocida, el uso de accionamientos eléctricos elimina la preocupación por unos límites de emisiones de gases de escape más estrictos. El "eDumper" demuestra cómo los fabricantes están abordando esta cuestión de manera sostenible.

Basado en un modelo HD 605-7 de Komatsu, este dúmper no sólo se cree que es el vehículo eléctrico más grande del mundo, sino que, según el fabricante, también está equipado con la batería de mayor capacidad (700 kWh) jamás instalada en un vehículo. Con una carga útil de 65 t, el camión puede transportar tanto piedra caliza como marga desde la zona de la cantera hasta el sistema de transporte. Mientras se desplaza cuesta abajo, los motores eléctricos ralentizan el vehículo completamente cargado e introducen la energía resultante en la batería. Cuanto más pesada es la carga, más necesita frenar el vehículo y más electricidad se recupera. La energía almacenada en las baterías se utiliza entonces para subir pendientes sin carga.

La evolución del mercado hacia máquinas y vehículos móviles de emisiones cero con propulsión por batería y pila de combustible no sólo queda demostrada por vehículos prototipo como el eDumper. Por encima de todo, las asociaciones tecnológicas con determinados fabricantes de equipos originales están allanando el camino hacia las obras de construcción con cero emisiones, un enfoque que los fabricantes de máquinas y vehículos siguen en paralelo con el desarrollo continuo de sus propias soluciones y que pretende permitir un lanzamiento más rápido al mercado.

En función de las necesidades del cliente, las cargadoras de ruedas, excavadoras o dúmperes diésel pueden convertirse a motores eléctricos. Un ejemplo de ello es la L120H Electric Conversion de Volvo CE, una cargadora de ruedas de 20 toneladas que ofrece el mismo rendimiento que su homóloga diésel, pero con cero emisiones de escape y un funcionamiento casi silencioso. Con una capacidad de batería de 240 kWh, tiene un tiempo de funcionamiento de unas cinco horas en aplicaciones de uso medio y puede recargarse completamente en dos horas.

Optimización del sistema mediante la electrificación

Los fabricantes de maquinaria agrícola también están ampliando continuamente su cartera de máquinas eléctricas y están transformando el sector, encaminándolo hacia un futuro de neutralidad climática. Los sistemas generadores de alto y bajo voltaje para las cajas de cambios continuas de los tractores son sólo algunos de los componentes que se expondrán en el recinto ferial de Hannover. Pero la electrificación no se limita a la cadena cinemática. Los accionamientos hidráulicos controlan actualmente el accionamiento lineal en la maquinaria agrícola, pero los accionamientos eléctricos están ganando cada vez más importancia. Para lograr el avance necesario en el rendimiento de tractores e implementos, la atención se centra cada vez más en los sistemas modulares de accionamiento eléctrico, con los que se pueden lograr sinergias con otras aplicaciones. El aumento de la eficiencia y la reducción del patinaje de las ruedas son algunos de los objetivos de optimización de la gestión de la tracción distribuida eléctricamente.

John Deere muestra la forma que esto puede adoptar con eAutoPowr, una caja de cambios continua que sustituye los componentes hidráulicos por eléctricos. Esta caja de cambios con división electromecánica de la potencia está disponible para tres series de modelos de tractores. El sistema eléctrico es lo suficientemente potente no sólo para alimentar el motor eléctrico, sino que además puede suministrar hasta 100 kW para consumidores externos a través de corriente alterna trifásica de frecuencia variable de 480 V.

John Deere ha desarrollado una aplicación inicial junto con el proveedor belga de maquinaria agrícola Joskin. En combinación con la transmisión de un camión cisterna para purines, se accionan eléctricamente dos ejes y se utiliza el peso del camión cisterna para transferir la fuerza de tracción, lo que se traduce en un aumento de la tracción, un menor deslizamiento y un mejor guiado de la vía. Las velocidades de hasta 5 km/h son 100% eléctricas, lo que permite cambios de dirección rápidos y suaves. El conductor también se beneficia de una regulación precisa de la velocidad y de un mejor comportamiento de aceleración.

La estrategia de propulsión óptima para cada necesidad

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Las prestaciones de los vehículos todoterreno modernos requieren un funcionamiento fiable y preciso del motor. Las densidades de energía de las baterías son actualmente demasiado bajas para permitir la sustitución del motor de combustión en todas las aplicaciones. Pero el futuro pertenece a los conceptos híbridos pioneros, que combinan motores diésel más pequeños y con menos emisiones con accionamientos eléctricos y baterías recargables de iones de litio. En este contexto, los sistemas abiertos serán un punto clave en Systems & Components 2023. Del 12 al 18 de noviembre, los desarrolladores de motores para vehículos industriales y los ingenieros de diseño encontrarán en el recinto ferial de Hannover tecnologías diésel, de gas, híbridas, eléctricas y de hidrógeno para ofrecer al cliente la mejor solución posible para cada aplicación.

 

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