La batería en un carro eléctrico.

En la era de la movilidad sostenible y la búsqueda de alternativas amigables con el medio ambiente que se está desarrollando en el mundo, y en la que Colombia, en el contexto latinoamericano, está jugando un papel importante medido por la venta de impulsados por energías diferentes a los combustibles fósiles o que combinan estos con otro tipo de «combustible»; los carros eléctricos han surgido como una de las soluciones más difundidas.

Aunque muchos aspectos contribuyen a la eficiencia de un vehículo eléctrico, su batería es el componente esencial para generar la energía que permite su rodamiento.

Desde Autotest queremos entregarles en este artículo algunos elementos básicos de este componente fundamental, con el objetivo de contribuir al conocimiento de estas nuevas formas de movilidad que poco a poco, pero de manera constante se consolidan en nuestro país y son una opción interesante, si bien aún un poco costosas, pero que con el paso del tiempo seguramente cada vez más asequibles y alimentarán las vitrinas no solo de carros 0 kilómetros, también entrarán en el mercado del usado.

Baterías, más de un tipo

Existen varios tipos de baterías utilizadas en carros eléctricos, cada una con sus propias ventajas y desventajas. Los dos tipos principales son las baterías de iones de litio y las baterías de estado sólido.

Baterías de iones de litio: estas son las baterías más comunes en la actualidad y se utilizan en la mayoría de los vehículos eléctricos. Ofrecen una alta densidad de energía, lo que significa que pueden almacenar mucha energía en un espacio relativamente pequeño. Además, son recargables y tienen una buena vida útil. No obstante, pueden ser costosas y tienden a degradarse con el tiempo.

Baterías de estado sólido: aunque aún se encuentran en etapas de desarrollo, las baterías de estado sólido prometen una mayor densidad de energía y una mayor durabilidad en comparación con las baterías de iones de litio. Estas baterías utilizan materiales sólidos en lugar de líquidos o polímeros, lo que las hace más seguras y menos propensas a la degradación. Sin embargo, todavía no son ampliamente utilizadas en la industria automotriz.

Así funcionan

Las baterías de los carros eléctricos funcionan de manera similar a las baterías convencionales, pero con algunas diferencias fundamentales. En esencia, una batería almacena energía química y la convierte en energía eléctrica para alimentar el motor eléctrico del vehículo. Esto es lo que sucede cuando usted se mueve en un carro eléctrico:

Almacenamiento de energía: las baterías almacenan energía en forma de iones, que se mueven entre dos electrodos. En las baterías de iones de litio, los electrodos suelen estar hechos de litio y otros materiales.

Carga y descarga: cuando el carro eléctrico se conecta a una fuente de alimentación, la batería se carga. Durante la carga, los iones se mueven desde el electrodo negativo (ánodo) hacia el electrodo positivo (cátodo). Cuando se requiere energía para impulsar el vehículo, los iones se desplazan desde el cátodo al ánodo, liberando energía eléctrica en el proceso.

Suministro de energía al motor eléctrico: la energía eléctrica producida por la batería se envía al motor eléctrico, que convierte la energía eléctrica en movimiento, permitiendo que el carro se mueva.

¿Cómo está conformada la batería?

Las baterías de carros eléctricos constan de varios componentes esenciales:

Celdas individuales: las baterías están formadas por muchas celdas individuales que contienen los electrodos y el electrolito, donde ocurre el proceso químico que almacena y libera energía.

Gestión térmica: las baterías deben mantenerse a una temperatura óptima para funcionar eficientemente. Los sistemas de gestión térmica garantizan que la temperatura se mantenga dentro de rangos seguros.

Sistema de gestión de la batería (BMS): el BMS supervisa y controla la carga, la descarga y la temperatura de las celdas individuales, prolongando la vida útil de la batería y garantizando un rendimiento óptimo.

Caja de protección: una carcasa protege las celdas de la batería de daños físicos y proporciona seguridad adicional.

Sus cuidados y mantenimiento

Una de las ventajas de las baterías en los carros eléctricos es que la labor de mantenimiento y cuidados preventivos es menor a la batería en un motor de combustión tradicional, pero sí hay que tener algunos cuidados y observar algunas recomendaciones para garantizar su funcionamiento y su vida útil.

Carga adecuada: evitar cargar la batería al 100% o dejarla descargarse por completo prolongará su vida útil. La mayoría de los fabricantes recomiendan mantener un nivel de carga entre el 20% y el 80%.

Mantenimiento del BMS: El sistema de gestión de la batería debe mantenerse en buen estado para garantizar un rendimiento óptimo. Es importante seguir las recomendaciones del fabricante para actualizaciones y revisiones periódicas.

Condiciones de temperatura: Evitar exposiciones extremas de temperatura es esencial. Las baterías funcionan mejor a temperaturas moderadas, y el exceso de calor o frío puede acortar su vida útil.

La vida útil de una batería de carro eléctrico varía según varios factores, como el tipo de batería, las condiciones de uso y el mantenimiento adecuado. En general, las baterías de iones de litio suelen durar entre 8 y 15 años o más. Los avances tecnológicos continúan mejorando la durabilidad de estas baterías, lo que aumentará seguramente su atractivo en términos de inversión a largo plazo en el momento de analizar la compra de un carro.

La caja de cambios, más que engranajes.

La caja de cambios, un componente que desempeña un papel esencial para la operación de cualquier vehículo. También conocida como transmisión, es un sistema vital en un automóvil porque permite variar la relación entre la velocidad del motor y las ruedas. Su función principal es adaptar el torque producido por el motor a las necesidades cambiantes del vehículo y del conductor para afrontar los diversos terrenos, las distintas condiciones y las necesidades de conducción en cada momento.

De manera general podemos decir que una caja de cambios está conformada por los siguientes componentes:

1.            Embrague (en las cajas manuales): permite desconectar el motor de la transmision para cambiar de marcha.

2.            Ejes de entrada y salida: transmiten la potencia entre el motor y las ruedas.

3.            Sincronizadores (en cajas manuales): facilitan el cambio suave de marchas al igualar la velocidad de la marcha entrante con la del motor.

4.            Caja de cambios: contiene engranajes y ejes que determinan la relación de marcha.

5.            Convertidor de par (en cajas automáticas): reemplaza el embrague y permite cambios de marcha sin intervención del conductor.

Tipos de Cajas de Cambios

Con el desarrollo de la ingeniería automotriz hoy día se pueden identificar tres tipos de cajas de cambios o transmisiones en los autos que recorren nuestras calles diariamente:

1.            Caja de Cambios Manual: requiere la intervención del conductor para cambiar de marcha, utilizando un embrague. Es apreciada por su control y eficiencia, sin embargo cada dia se usan menos.

2.            Caja de Cambios Automática: en este tipo de caja se hace cambio de marcha automáticamente según las condiciones de conducción. Ofrece comodidad, pero puede ser menos eficiente en términos de consumo de combustible sobre todo si la caja no es una version moderna.

3.            Caja de Cambios Continuamente Variable (CVT): este tipo de caja que está tomando cada vez mayor relevancia entre los fabricantes automotrices se emplea una banda o cadena para proporcionar una relación de marcha continua y suave. Ideal para eficiencia, pero puede carecer de sensación de marcha más deportiva.

Al existir estor tres tipos de cajas de cambios también su operación tiene algunas diferencias, aunque todas se encaminan a la misma función de adaptar el torque del motor a las necesidades de marcha en cada momento

En la caja de cambios manual el conductor usa el pedal de embrague para desconectar el motor, selecciona una marcha con la palanca selectora y luego libera el embrague gradualmente mientras acelera. Este proceso cambia la relación de marcha y controla la velocidad del vehículo.

Por su parte en la caja de cambios automática su sistema detecta automáticamente cuándo cambiar de marcha según la velocidad y la carga del motor. Utiliza un convertidor de par en lugar de un embrague para realizar cambios suaves sin intervención del conductor.

La caja tipo CVT, que también es un tipo de caja automática no tiene marchar fijas. En su lugar, utiliza un sistema de polea y correa para variar continuamente la relación de marcha, con el objetivo de optimizar la eficiencia y la respuesta.

Mantenimiento Preventivo

Tanto las cajas de cambios manuales como automáticas requieren un mantenimiento adecuado. Esto incluye cambios regulares de aceite, inspección de fugas y ajuste del cable del embrague en las cajas manuales. En las automáticas, el cambio de aceite y el reemplazo del filtro son esenciales.

Pero el cuidado preventivo no solo depende de los mantenimientos mecánicos, también la forma de conducción es un factor esencial para darle a la caja de cambios su vida útil indicada y sacar el mejor provecho de sus cualidades y capacidades. Un manejo suave y evitar cambios de marcha innecesarios prolongarán la vida de la caja de cambios. Evitar el sobrecalentamiento, no acelerar bruscamente y no llevar la marcha al límite de revoluciones con frecuencia son buenos hábitos que mantienen la caja de cambios saludable.

Revision de la caja al comprar un vehiculo usado.

Es muy importante la revision de la caja al momento de comprar un vehiculo usado. Ensayela un trayecto suficiente para determinar su correcto funcionamiento. Si presenta golpes a hacer los cambios, si lo hace en forma erratica o si presenta un deslizamiento prolongado: rechacela. Indage tambien por reparaciones o mentenimientos previos a la caja o al embrague si es del caso. Y por ultimo busque en internet; hay marcas y modelos de vehiculos que se caracterizan por tener cajas o transmisiones poco confiables. Cualquier reparacion de ellas, vale un ojo de la cara.

¿Por qué los carros eléctricos no tienen caja de cambios?

Los vehículos eléctricos optan por eliminar las cajas de cambios debido a la naturaleza de su motor eléctrico, que proporciona un par constante desde el principio. Esto simplifica la mecánica y reduce el mantenimiento, contribuyendo a la eficiencia y la durabilidad de los vehículos eléctricos.

El Corazón Eléctrico del Automóvil: el Alternador.

Hace algunas semanas, en este espacio de Autotest explicábamos la importancia y el funcionamiento del sistema eléctrico en el carro. Hoy ahondamos en uno de los componentes más importantes que hacen parte de este sistema eléctrico, se trata del alternador.

El alternador es un generador eléctrico que convierte la energía mecánica en energía eléctrica. Se trata, como lo señalamos unas líneas arriba de un componente esencial del sistema eléctrico de un automóvil y se encarga de generar la corriente necesaria para alimentar todos los dispositivos eléctricos y cargar la batería del vehículo.

En la construcción y conformación  de un alternador se identifican varios elementos que le permiten cumplir su función, el alternador típico está conformado con las siguientes partes:

1.            Rotor: se trata de un elemento giratorio que se encuentra en el interior del alternador y es impulsado por una correa conectada al motor del automóvil.

2.            Estator: se trata de una parte estacionaria que rodea al rotor. Contiene un conjunto de bobinas de alambre de cobre y núcleos de hierro que generan corriente eléctrica cuando el rotor gira.

3.            Rectificador: está conformado por un conjunto de diodos que convierte la corriente alterna generada por el estator en corriente continua, que es la forma de electricidad utilizada por los componentes eléctricos del automóvil.

4.            Regulador de Voltaje: El regulador de voltaje controla la cantidad de energía eléctrica producida por el alternador para garantizar que la batería no se sobrecargue ni se quede sin carga.

El funcionamiento del alternador

Cuando el motor del automóvil gira también hace que gire la polea que conecta el alternador al motor, el giro de la polea transmite su movimiento al rotor generando un campo magnético rotativo en su interior. A medida que el rotor gira creando el campo magnético induce una corriente eléctrica en las bobinas a través del principio de la inducción electromagnética de Faraday.

La corriente eléctrica inducida en las bobinas se convierte en corriente alterna inicialmente. Sin embargo, la mayoría de los vehículos utilizan un rectificador dentro del alternador para convertir esa corriente alterna en corriente continua que es la que se necesita para cargar la batería y alimentar los sistemas eléctricos del automóvil. En el proceso también  trabaja un regulador de voltaje que controla la cantidad de energía eléctrica que se produce. Esto asegura que la tensión suministrada sea constante y evita que la batería se sobrecargue     

Los principales problemas que puede experimentar un alternador incluyen desgaste de los rodamientos, fallos en los diodos, daño en las bobinas del estator o un regulador de voltaje defectuoso. Si se descuida el mantenimiento preventivo, estos problemas pueden resultar en un fallo completo del alternador y en una parada inesperada del vehículo y seguramente una falla de la bateria.

Para evitar estos inconvenientes, es esencial llevar a cabo un mantenimiento regular. Esto incluye la inspección de la correa del alternador, la comprobación del voltaje de carga y la limpieza de los terminales de la batería. Si se detecta algún problema, es fundamental realizar las reparaciones necesarias de inmediato para evitar daños mayores que pueden afectar de manera seria el funcionamiento del carro y el bolsillo.

El sistema eléctrico del carro: pura energía.

Al momento de encender un vehículo,  el sonido del motor en marcha de inmediato, o bueno, casi siempre, llevan al conductor a imaginar el proceso de la gasolina o el diésel llegando a los cilindros y generando todo el proceso de combustión para que el carro pueda rodar.

Sin embargo no todo este proceso se debe única y exclusivamente al trabajo que realiza el combustible en su circuito. Para que el auto pueda caminar, también entran en juego otros sistemas que alimentan de energía diferentes componentes y piezas. Uno de esos sistemas es la red eléctrica del carro.

Aquí en Autotest explicamos de manera simple en que consiste este sistema y cuál es su aporte para que el vehículo cumpla con su función de movilidad de manera precisa y eficiente.

El sistema eléctrico de un vehículo es una red de componentes que se encargan de suministrar, distribuir y controlar la energía eléctrica necesaria para el funcionamiento óptimo de diversos sistemas y dispositivos dentro del automóvil. Su función es vital, ya que permite la puesta en marcha del motor, la iluminación, la carga de dispositivos electrónicos, la activación de sistemas de seguridad, entre otras cosas.

Son varios los elementos y piezas que conforman esta red y que permiten el cumplimiento cabal de sus funciones. Entre ellas se encuentran:

  • Batería: es la fuente principal de energía del sistema. Almacena electricidad en forma química y la libera cuando se necesita. Proporciona la energía para arrancar el motor y suministra corriente a los dispositivos cuando el motor está apagado.
  • Alternador: una vez que el motor está en marcha, es el alternador el encargado de recargar la batería y suministrar energía a todos los componentes eléctricos mientras el vehículo se desplaza. Además, evita que la batería se descargue durante el funcionamiento del automóvil.
  • Motor de arranque: es responsable de poner en marcha el motor. Utiliza la energía almacenada en la batería para girar el cigüeñal y permitir la combustión del combustible en los cilindros.
  • Fusibles y relés: los fusibles protegen el sistema eléctrico contra sobrecargas, mientras que los relés son interruptores controlados por pequeñas corrientes que activan componentes de alto consumo eléctrico.
  • Cables y conectores: son, las vías por las que la corriente eléctrica fluye entre los distintos componentes.
  • Interruptores y botones: Controlan diversas funciones eléctricas, como las luces, el limpiaparabrisas, las ventanas eléctricas, etc.

Mantenimiento Preventivo del Sistema Eléctrico del Vehículo

Como todos los elementos del carro, el sistema eléctrico también requiere de un mantenimiento preventivo periódico con el fin de garantizar un funcionamiento óptimo y evitar problemas molestos o incluso peligrosos. Estas son algunas recomendaciones que brindamos para este tipo de procedimiento:

  • Inspección visual regular: se debe verificar visualmente el estado de los cables y conectores en busca de signos de corrosión, daños o cables sueltos. También asegurarse que los terminales de la batería estén limpios y ajustados correctamente.
  • Revisión de la batería: comprobar el nivel de electrolito (si es posible), y revisar que no haya grietas o fugas en la carcasa. Igualmente debe verificarse la fecha de fabricación, porque las baterías tienen una vida útil limitada y es aconsejable reemplazarlas antes de que fallen.
  • Prueba del alternador: debe realizarse una prueba del alternador para asegurar que esté cargando correctamente la batería. Si se observan problemas con las luces, el sistema de audio o la batería se descarga frecuentemente, es necesario hacer una revisión.
  • Reemplazo de fusibles defectuosos: si un fusible se quema, debe ser reemplazado por uno del mismo amperaje. Con el apoyo de personal especializado es importante identificar la causa de la sobrecarga para evitar problemas recurrentes.
  • Cambio de correas: la correa del alternador y la del motor de arranque deben estar en buen estado para garantizar la generación y distribución adecuada de energía eléctrica.
  • Limpieza y lubricación de interruptores y botones: la acumulación de suciedad y la falta de lubricación pueden ocasionar problemas en los sistemas eléctricos controlados por ellos.

¿Al comprar que es mejor: potencia, torque o velocidad?.

imagen: kilpartz.com

Al momento de adquirir un automóvil, los potenciales nuevos propietarios del carro pueden enfrentar un dilema al intentar elegir el que será el nuevo carro, ¿qué será más conveniente, un carro potente, uno que sea veloz, o el que tenga el mejor torque?  Estas características son cruciales para el rendimiento general del vehículo, pero ¿cuál es realmente más importante? Desde Autotest explicamos de manera sencilla en qué consiste cada una de ellas y su importancia al evaluar el carro a comprar.

Potencia: hace referencia a la cantidad de trabajo que el motor puede realizar en un período de tiempo determinado. Se mide en caballos de fuerza (hp o cv). Cuanta más potencia tenga un vehículo, mayor será su capacidad para acelerar rápidamente y mantener altas velocidades. Es común pensar que un motor con más caballos de fuerza es mejor, pero esto no siempre es cierto.

Velocidad: la velocidad se refiere a la rapidez con la que un automóvil puede desplazarse en una dirección determinada. En Colombia y en general en los mercados de Latinoamérica  la velocidad máxima de un vehículo se indica en kilómetros por hora (km/h). Una alta velocidad máxima puede ser atractiva para aquellos que disfrutan de la emoción de la conducción a alta velocidad o para quienes planean viajar largas distancias en autopistas.

Torque: el torque es la fuerza de torsión que ejerce el motor y está relacionado con la capacidad de un automóvil para moverse desde una posición de reposo o para superar obstáculos como colinas o terrenos empinados. Se mide en libras-pie (lb-pie),  kilogramos-metro (kg-m)  o Newton metro (Nm). Un motor con un alto torque puede proporcionar una sensación de aceleración más rápida y una conducción más suave en situaciones cotidianas, como al adelantar a otro vehículo o salir de un semáforo.

¿Qué es más importante?

Para saber eso es importante conocer el uso que tendrá el automóvil, claro, también entran en juego un poco las preferencias personales para una decisión racional:

1.            Uso diario y comodidad: si se va  a utilizar el vehículo básicamente para desplazamientos diarios, un motor con un buen torque en rangos de revoluciones bajos y medios puede ser más útil y cómodo. Esto permite una aceleración ágil en el tráfico y una conducción suave.

2.            Emoción al volante: si definitivamente el objetivo es  un desempeño máximo, la velocidad, la potencia y la velocidad máxima serán los aspectos más relevantes. Un motor con estas características brinda una sensación de potencia en carreteras abiertas y permite disfrutar de una conducción más deportiva.

3.            Tareas específicas: si se trata de un carro especialmente para el trabajo, como llevar carga en su volcó o remolcar cargas pesadas, el torque es esencial para proporcionar la fuerza necesaria para superar esas situaciones de carga.

4.            Eficiencia de combustible: si el objetivo es la economía de combustible y un carro con un desempeño eficiente en términos de consumo, es recomendable buscar un equilibrio entre potencia, velocidad y torque para obtener el mejor rendimiento posible.

El equilibrio ideal

En general, lo más importante es encontrar un equilibrio adecuado entre potencia, velocidad y torque que se adapte a sus necesidades y estilo de conducción. Los fabricantes de automóviles han estado trabajando en la optimización de estos aspectos para brindar vehículos más equilibrados y eficientes.

Es esencial tener en cuenta que el diseño general del automóvil, la aerodinámica, el peso y otros factores también influyen en su rendimiento. Por lo tanto, antes de tomar una decisión, es recomendable realizar un recorrido de prueba para experimentar cómo se comporta el vehículo en situaciones del mundo real.