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¿Qué es un lubricante con carga eléctrica?

La ingeniería que se esconde en un vehículo eléctrico (VE), especialmente cuando se tiene en cuenta la gestión de líquidos, no es algo sencillo. La mezcla de diferentes materiales, la presencia de baterías y la profunda necesidad de un control eficaz del calor están impulsando un acuerdo de cooperación de cinco años entre Castrol, propiedad de BP, y Williams Advanced Engineering (WAE). Las dos marcas están desarrollando “un lubricante con carga eléctrica“. Pero, ¿qué significa esto? ¿Y cómo afectará a los vehículos eléctricos?

Conoce el nuevo lubricante con carga eléctrica

Si pudiésemos observar los componentes por separado de un vehículo eléctrico, muchos conductores se sorprenderían al saber que existe una verdadera plétora de fluidos de transmisión eléctrica, fluidos térmicos y grasas eléctricas, conocidos colectivamente como fluidos para vehículos eléctricos, cada vez más formulados específicamente para hacer frente al entorno alternativo que supone una cadena cinemática electrificada.

Johannes Helmich, Director de Tecnología de TI Fluid Systems, afirma:

“Una idea errónea muy extendida es que los requisitos de gestión térmica y de fluidos en un vehículo eléctrico son menores que en un vehículo con motor de combustión interna, pero esto no podría estar más lejos de la realidad. En pocas palabras, la necesidad de una gestión térmica y de fluidos mucho mayor en los vehículos eléctricos se reduce a la eficiencia y a la necesidad de controlar la temperatura de la arquitectura del vehículo”.

A un fluido dieléctrico de gestión térmica es a lo que se refiere Glen Pascoe, ingeniero principal de Williams Advanced Engineering, cuando habla de “lubricante con carga eléctrica”.

Los fluidos térmicos y de transmisión eléctrica son malos conductores de la electricidad, pero pueden tener propiedades de transferencia de calor, como el combustible en un motor de combustión interna. Estos lubricantes son necesarios por partida triple:

  • Para reducir la fricción, reduciendo la potencia necesaria para realizar la acción y, por defecto, mejorando el rendimiento y la autonomía de la batería.
  • Para transferir el calor y gestionar de forma más eficiente el entorno térmico del VE
  • Para lograr ambos objetivos con la compatibilidad de todos los materiales utilizados en el sistema eléctrico.
Firma de acuerdo entre Castrol con Williams Advanced Engineering (WAE) para desarrollar conjuntamente fluidos de alto rendimiento para vehículos eléctricos

Los lubricantes con Carga eléctrica Reducen la fricción

Pascoe explica en rueda de prensa el método y motivo de creación de un lubricante con carga eléctrica:

“Los fluidos dieléctricos para vehículos eléctricos deben mantener el aislamiento eléctrico y ser capaces de manejar los contaminantes (por ejemplo, el agua) que aumentan la conductividad”.

Utilizando el deporte como campo de pruebas para la nueva tecnología, WAE participa intensamente en campeonatos de carreras electrificadas como son la Fórmula E, Le Mans electrificada, el rally Extreme E y el ETCR, la copa mundial de turismos eléctricos.

Pascoe dice, sobre la aplicación de los fluidos ON EV de Castrol a los proyectos de carreras de WAE, que “los fluidos EV de Castrol están formulados para manejar una variedad de requisitos (a menudo competitivos). Por ejemplo, los aditivos típicos de las aplicaciones ICE son conductores eléctricos, por lo que en el caso de los fluidos Castrol ON EV, los formuladores de Castrol tienen que utilizar nuevas químicas de aditivos para garantizar que los fluidos Castrol ON EV mantengan las propiedades dieléctricas”.

Tras los éxitos obtenidos, en particular la reducción de la viscosidad de los fluidos en la Fórmula E, no es de extrañar que Castrol se sintiera motivada a colaborar con WAE. Pero estos fluidos totalmente sintéticos más eficientes no son fáciles de formular.

Transferencia de calor

“Las propiedades de transferencia de calor de un lubricante con carga eléctrica, siempre han sido importantes, pero con los vehículos ICE las diferencias entre los aceites no eran impactantes”, dice Timothy Newcomb, Gerente Técnico Estratégico de The Lubrizol Corporation. “Los bobinados de los motores eléctricos pueden producir temperaturas muy superiores a las de las transmisiones o los ejes convencionales y la eficiencia de los motores eléctricos es sensible a la temperatura. Por lo tanto, una mayor transferencia de calor conduce a un aumento de la autonomía por carga de la batería”.

Las baterías rinden con mayor eficacia a una temperatura óptima y el aumento de la autonomía es una de las características clave que persiguen los fabricantes de automóviles, tanto en el mercado de consumo como en el de vehículos comerciales.

Pascoe explica: “Tenemos que asegurarnos de que los sistemas de baterías/máquinas eléctricas tengan suficientes fluidos de gestión térmica para eliminar eficazmente el exceso de calor. Demasiado poco puede limitar la cantidad de calor que se puede eliminar y provocar la formación de espuma en el sistema, lo que aumentará la oxidación debido al arrastre de aire”.

Los fluidos térmicos y de transmisión eléctrica son malos conductores de la electricidad, pero pueden tener propiedades de transferencia de calor.

El arrastre puede provocar el fallo de componentes clave, como los cojinetes, mientras que el calor mal gestionado puede provocar un menor rendimiento de la batería en el mejor de los casos, y riesgos de seguridad catastróficos en el peor.

Según Pascoe, “la mejora de la eficiencia es un principio fundamental del diseño de los trenes de potencia y en los vehículos eléctricos puede traducirse en una mayor autonomía, la reducción del tamaño de los paquetes de baterías y unos intervalos de mantenimiento más largos”.

Trabajar con materiales

La mayor autonomía, los pequeños paquetes de baterías que funcionan a temperaturas más eficientes y la durabilidad crean una verdadera armonía, seguramente música para los oídos de cualquier diseñador de coches.

Pascoe destaca los retos. “Los materiales utilizados en los paquetes de baterías aún no han convergido en un estándar reconocido por la industria, por lo que la compatibilidad y la degradación son factores importantes, mientras que los componentes de las baterías también están sometidos a actividades de desarrollo acelerado”.

“La compatibilidad de los materiales siempre ha sido un requisito de rendimiento, pero muchos ejes electrónicos contienen materiales que no se encontraban antes en las transmisiones o ejes convencionales”, se hace eco Scott Halley, Ingeniero Jefe y Director de Tecnología Estratégica de The Lubrizol Corporation.

Los vehículos eléctricos son perseguidos persistentemente por los desafíos de la gestión de la batería. El uso de materiales más livianos para mitigar el exceso de peso y lograr una mayor autonomía podría chocar con las fórmulas de lubricación, de ahí el nacimiento del lubricante con carga eléctrica.

Las químicas pueden interactuar y degradarse, ya que Pascoe señala que no están estandarizadas y, además, la ubicación bajo el suelo del paquete de baterías y el sistema de refrigeración tiene implicaciones de seguridad.

Pascoe continúa: “Como siempre, hay que tener en cuenta la composición química del fluido. Una baja conductividad eléctrica permite la refrigeración por inmersión, mientras que una alta transferencia de calor puede permitir reducir el volumen en un diseño de refrigeración indirecta”.

No obstante, la colaboración ya ha hecho progresos, cuyos aprendizajes, seguramente a su debido tiempo, llegarán a los vehículos del mercado de masas. “El diseño de un paquete de baterías en consonancia con el desarrollo de los fluidos ha permitido a WAE ofrecer el máximo rendimiento en términos de rechazo del calor y un ahorro de masa, lo que conlleva un menor uso de materias primas y una máxima eficiencia del sistema”.

Y aunque todo esto suene de Lubricante con carga eléctrica o coches eléctricos, te suena muy moderno, recuerda que en 1945 ya contábamos con taxis eléctricos en Barcelona, y aquí te lo contamos todo.

Fuente: Automotive World

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