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Vehículos eléctricos: descubre su mantenimiento y cómo funcionan

Jul 2, 2023 | Articulo

Un vehículo eléctrico es un auto alimentado por uno o más motores eléctricos. Los vehículos eléctricos se vuelven cada vez más populares por sus supuestas ventajas ambientales. En este artículo, exploraremos a profundidad los vehículos eléctricos.

De igual forma, aprovechamos la oportunidad para recomendarte un artículo acerca del mantenimiento a equipos eléctricos.

Historia de los vehículos eléctricos

La invención del primer modelo de vehículo eléctrico se atribuye a varias personas, por lo que no hay un antecedente claramente establecido.​ Por ejemplo, uno de los primeros precursores fue Ányos Jedlik, un húngaro que inventó un modelo primitivo de motor eléctrico en 1828. En ese año, Jedlik creó un pequeño coche alimentado por un nuevo motor de invención propia. En 1835, el profesor Sibrandus Stratingh en los Países Bajos, y su asistente Christopher Becker crearon un coche eléctrico a pequeña escala. Este estaba alimentado por baterías celdas primarias no recargables.

Asimismo, cabe destacar que los vehículos eléctricos no solo se limitaban a automóviles. Por ejemplo, la primera locomotora eléctrica fue construida en 1837 por el químico Robert Davidson. Estaba propulsada por una batería de células galvánicas. Después, Davidson construyó una locomotora más grande llamada Galvani, la cual fue exhibida en la Exposición de la Royal Scottish Society of Arts, en 1841. El vehículo arrastró una carga de seis toneladas, a cuatro millas por hora durante una distancia de una milla y media. Fue probado en el ferrocarril de Edimburgo y Glasgow en septiembre del año siguiente, pero el limitado poder de las baterías impedía su uso general.

Mantenimiento de Vehículos Eléctricos: Claves para una Mayor Eficiencia

La popularidad de los vehículos eléctricos (VE) ha aumentado en los últimos años debido a su eficiencia energética y a su bajo impacto ambiental. Sin embargo, el mantenimiento de los VE es diferente al de los vehículos convencionales debido a sus componentes eléctricos y electrónicos. En este artículo, exploramos los aspectos clave del mantenimiento de los VE y su relación con la ingeniería de mantenimiento y la ingeniería de confiabilidad.

Mantenimiento Preventivo de Vehículos Eléctricos

El mantenimiento preventivo es crucial para asegurar la eficiencia y la durabilidad de los VE. Algunas tareas clave incluyen la revisión de la batería, la limpieza del sistema de carga y la inspección de los componentes eléctricos y electrónicos. También es importante realizar un mantenimiento regular de los neumáticos, la suspensión y los frenos, ya que el peso adicional de las baterías puede afectar la vida útil de estos componentes.

Ingeniería de Mantenimiento y Vehículos Eléctricos

La ingeniería de mantenimiento es un enfoque integral para garantizar la eficiencia y la confiabilidad de los sistemas mecánicos y electrónicos. Los vehículos eléctricos son un ejemplo de un sistema que requiere de un enfoque de mantenimiento basado en la condición para detectar problemas antes de que se conviertan en fallos catastróficos. La recopilación de datos en tiempo real de los componentes críticos, como la batería, el motor y el controlador, permite la toma de decisiones informadas y la planificación del mantenimiento.

Ingeniería de Confiabilidad y Vehículos Eléctricos

La ingeniería de confiabilidad se enfoca en maximizar la disponibilidad y el rendimiento de los sistemas. Los VE tienen una ventaja en este ámbito debido a su menor número de componentes mecánicos en comparación con los vehículos convencionales. Esto significa que hay menos piezas que pueden fallar y que, por lo tanto, requieren menos mantenimiento. Además, los VE pueden integrarse fácilmente en sistemas de energía renovable para aumentar aún más su eficiencia y confiabilidad.

Elementos de un vehículo eléctrico

Básicamente, funcionan como un automóvil común y corriente, o al menos así parece. Por tal motivo, veremos algunos componentes claves que diferencian los vehículos eléctricos de los convencionales.

La transmisión de los vehículos eléctricos

La transmisión se compone del motor eléctrico y diferencial. A diferencia de los automóviles a combustión, la transmisión de los vehículos eléctricos tiene una marcha y no 5. Esto, debido a la limitación que ofrece la combustión. Este problema radica en que las velocidades solo se multiplican hasta 36 veces (5-180) y la revoluciones hasta 6 (1000-6000).

Sin embargo, el vehículo eléctrico tiene un mayor rango de revoluciones. Por tanto, una mayor adaptabilidad a la hora de aumentar la velocidad. Por eso, no le hacen falta los cambios de velocidades, que es lo que ayuda al vehículo adecuarse a los distintos cambios de velocidad.

De igual forma, los vehículos eléctricos alcanzan mayores revoluciones, suben y bajan de éstas con mayor adaptabilidad y rapidez, no necesitan que el sistema de trasmisión invierta el movimiento, simplemente necesitan un inversor de corriente.

Batería

La batería almacena la energía mediante reacciones electroquímicas y que alimentan el motor para su correcto funcionamiento. Entonces, según la capacidad de almacenamiento, la batería será de mayor o menor tamaño. De igual forma, está compuesta de determinados materiales, que aportan unas series de características determinantes para cada tipo de vehículo. Las baterías más comunes en los vehículos eléctricos son las de ion-litio. De igual forma, también se usan baterías:

  • Plomo-ácido.
  • Níquel-acero y níquel-cadmio.
  • Níquel-metal hidruro.
  • Baterías de sulfuro de sodio.
  • Litio-hierro y litio-polímero.
  • Zinc-aire y aluminio-aire.

Sistema de frenado regenerativo

Un freno regenerativo es un dispositivo que aprovecha parte de la energía cinética de la frenada, transformándola en eléctrica. Los vehículos eléctricos aprovechan dicha energía de frenada, para cargar las baterías.

ECU (Engine Control Unit)

Es la unidad de control electrónico que regula el motor y supervisa operaciones del vehículo. Trabaja en conjunto con el sensor, que avisa a la unidad central en forma de parámetro electrónico. Posteriormente, ésta manda la orden a los actuadores transformando esta orden en mecánica.

Sistemas auxiliares en vehículos eléctricos

Su función es proporcionar la energía necesaria en el arranque logrando el correcto funcionamiento de algunos elementos eléctricos. El sistema de aire acondicionado, que funciona de forma eléctrica y no mecánica como en los vehículos de combustión. Asimismo, el sistema de calefacción, la bomba de agua y la bomba de vacío son algunos de los elementos que componen los sistemas auxiliares.

Inversor

Es un dispositivo electrónico cuya función es trasformar corriente continua en alterna, proporcionando al motor eléctrico la energía almacenada en las baterías, haciendo las conversiones necesarias para adaptarla en cuanto a la tensión y longitud de onda. Pero otra de sus funciones es recuperar la energía almacenada durante el proceso de frenado y devolver ésta a las baterías.

El cargador de los vehículos eléctricos

Lógicamente, es una de las partes más importantes. Es el elemento que absorbe energía de la red eléctrica y se la proporciona al vehículo de forma adecuada. Así, transforman la corriente alterna en continua para cargar las baterías y se clasificarán según el modo de recarga que son capaces de soportar.

Rendimiento de los vehículos eléctricos

El rendimiento de los vehículos eléctricos es tema de amplio estudio. A partir de ahí, se ha determinado que el rendimiento depende mucho de la autonomía de la batería. Esta, a su vez, son más costosas entre más capacidad tengan, debido a los costos y materiales usados.

Sin embargo, los vehículos eléctricos son una buena opción para entornos urbanos con desplazamientos cortos y velocidades menores a 50 km/h.

De igual forma, el sistema de recuperación de energía es un elemento que ayuda a aumentar el rendimiento de los vehículos eléctricos. El sistema se activa cuando el conductor levanta el pie del pedal del acelerador, incluyendo las frenadas. Así, cuando el conductor levanta el pie del pedal del acelerador el motor eléctrico empieza a funcionar como generador eléctrico. Luego, la energía que utiliza el generador para moverse y producir electricidad es la que le llega del movimiento de las ruedas cuando el vehículo está en movimiento. Posteriormente, la energía que produce el generador se guarda en la batería.

Así, con este sistema el vehículo además de conseguir mayor autonomía desgasta mucho menos el sistema de frenado. En consecuencia, se logra una reducción en el mantenimiento del mismo. Estos sistemas, donde mejor actúan es en entorno urbano, con arranques y paradas continuas.

Conclusiones acerca de los vehículos eléctricos

Determinar la rentabilidad de los vehículos eléctricos depende del ambiente donde se apliquen los estudios. Si bien muestran ser eficientes, aún queda mucho camino para que puedan sustituir a los vehículos por combustión.

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