viernes, 29 de junio de 2018

“PORQUE NO ENGRASO LOS EJES ME LLAMAN ABANDONAO” O EL PAPEL DE LAS GRASAS EN LA LUBRICACIÓN DE LA MAQUINARIA AGRÍCOLA

"Porque no engraso los ejes me llaman abandonao"
ACEITES Y GRASAS FRENTE A FRENTE
Si la grasa no destaca por su volumen si que lo hace por su importancia en un buen mantenimiento de la maquinaria agrícola. En realidad el uso de la grasa como lubricante se remonta a muchos siglos antes que el del aceite estando a la par que la invención-utilización de la rueda.
Las primeras grasas estaban fabricadas con aceites minerales o grasas de origen animal y apenas evolucionan hasta la revolución industrial, pero a partir de ahí la formulación de las grasas ha ido evolucionando a la par que las exigencias lubricantes de las máquinas.
Esto fue lo que me pasó hace unos días. Sé que te costará creerlo, pero... Me refiero al privilegio que tuve de escuchar un hecho “insólito”: ¡asistí a una conversación entre una grasa y un aceite!
Ocurrió tal y como lo cuento. Caminaba yo hacia el garaje donde guardo los tractores. Me percaté de que alguien hablaba, por eso me paré a escuchar. La conversación provenía del interior del garaje. Pude observar, un pequeño agujero me lo permitió, y escuchar la conversación que en esos momentos mantenían un bote de grasa y unas latas de aceite. Esto es lo que oí antes de que interrumpieran el diálogo por detectar mi presencia:
La grasa: Mi historia, nuestra historia, es realmente antigua, nada que ver con vosotros, derivados del petróleo, que sois unos advenedizos. Los antiguos egipcios ya nos usaban. Y si, es cierto que tenéis algunas buenas cualidades. No lo voy a cuestionar, pero otras…
La canción se interrumpe con la voz de alguien más que entra en escena; de nuevo miro por el orificio y compruebo que ahora el que habla es el aceite:
El aceite: ¿A qué te refieres? ¿Qué quieres decir?
Grasa: Sencillo. Por ejemplo, sabéis tan bien como yo que ahora, con las interconexiones entre máquinas agrícolas, se sucede frecuente la contaminación de aceites e incluso llegan a ponerse en contacto aceites incompatibles. En nuestro caso es difícil que la mezcla de dos grasas genere esa incompatibilidad.
Aceite: Si de contaminación vamos a hablar entonces reconoce que hay grasas capaces de mantener contaminantes en suspensión muy difíciles de eliminar no como en los aceites que con decantadores y filtros podemos desprendernos de lo que nos contamina.
Y además recuerda que cualquier ausencia de aceite o variación de nivel puede controlarse fácilmente con varillas, mirillas etc. Mientras que a ver como se controla en la distancia el volumen de grasa. Y ¿qué me dices del mantenimiento? No me digas que no es más fácil para el agricultor o mecánico cambiarnos y sustituirnos que no engrasar unos cojinetes que a veces hay que desmontar medio tractor…
Grasa: Pues no te doy la razón. Máquinas engrasadas por mi pueden funcionar durante años sin necesidad de mantenimiento.
Aceite: Es posible lo que dices pero reconoce que nosotros cuando ya estamos envejecidos se nos puede reciclar con seguridad para el medio ambiente. Pero en cuanto a recuperar una grasa o eliminar sus desechos…
Grasa: Muy bien, también ahí te doy parte de razón. Pero ¿qué me dices de mis cualidades? Nosotras tenemos un rendimiento en arranque y parada muy superiores a vosotros.
Se refería la grasa a que cuando se para una máquina, el aceite drena al cárter, a los puntos bajos, pero la grasa permanece en el componente. Cuando se arranca de nuevo el componente con grasa tiene menor riesgo de arranque en seco. Continuó su disertación: Además no podrás negarme que en la lubricación de motores eléctricos yo soy la reina absoluta y extiendo mí reinado en máquinas sensibles de contaminación como máquinas que trabajan con alimentos, forraje, grano…
Aceite: Lo que dices es cierto pero recuerda que los sistemas de lubricación por donde nosotros actuamos, salpicadura, circulación forzada, baño, son capaces de lubricar casi de inmediato. Además nosotros tenemos un volumen más grande y eso significa que nos pueden aditivar más y además somos capaces de eliminar contaminantes en las zonas de fricción.
Grasa: ¡Ya salieron los aditivos! Debéis saber que nosotras podemos contener aditivos tales como el grafito, el molibdeno o el óxido de zinc que nos proporcionan muchas ventajas. Mientras vosotros no podéis incorporarlos porque son aditivos que sedimentan.
Aceite: A ti no te cambian con la frecuencia que se requiere y cuantas veces estás contaminada con arena, agua u otros contaminantes que en vez de ayudar a lubricar lo que haces es ayudar al rodamiento a fallar.
Y ¿qué me dices cuando hay una pequeña fuga de aceite? Como bien sabes esto alerta al usuario de que algo anda mal. Pero “oh grasa tan limpia” a ti no se te ven las fugas y la avería que ocasiona tu ausencia puede ser costosa además de catastrófica.
Además yo al tener mucha más capacidad de fluir puedo hacer funciones de refrigeración eliminando calor en muchos lugares no deseados
Grasa: Hablas de “pequeña fuga de aceite” pero ¿qué ocurre cuando hay una gran pérdida de aceite, por ejemplo por rotura de un cárter o de un manguito? La que organizas es bien gorda. Difícil que nosotras como grasa provoquemos tal catástrofe.
Hasta aquí llegó la conversación; creo que me oyeron o me vieron.
¿Con aceite o con grasa?: Pues como decía aquel, ¡depende! Si se trata de una transmisión con engranajes sometidos a fuertes cargas y grandes velocidades lo más recomendable es optar por el aceite. Pero para cajas con velocidades pequeñas la grasa es una magnífica elección y, por ejemplo, en el mundo de la lubricación de motores eléctricos la grasa con poliurea es la reina absoluta.

LAS GRASAS ¿QUÉ SON Y DE QUÉ SE COMPONEN?
Composición de una grasa: Las grasas lubricantes se componen de tres componentes principales: un aceite base (80-90 %), de espesante (10-15 %), y aditivos (5-10 %)
Aceite base: puede ser sintético o también mineral. Los aceites utilizados en la formulación de la grasa poseen diferentes grados de viscosidad, encontrando grados (ISO 3448) de 100, 150, 200, 450, 700… Esta enorme variedad de viscosidad también afecta a una de las cualidades que más se destacan en las grasas y que es el denominado punto de gota (temperatura a la cual la grasa empieza a gotear) y que va de 120 ºC a 250 ºC o más
Espesantes: los más conocidos son de litio y calcio pero hay muchos más como los espesantes orgánicos, complejo de aluminio, complejo de calcio, calcio anhidro, arcilla, poliurea, sulfonato cálcico, sodio
Aditivos: Los aditivos se añaden para mejorar algunas cualidades como la estabilidad al cizallamiento, o la resistencia al agua, o la consistencia o la adherencia; también influyen en la “movilidad” o capacidad de bombeo de la grasa. Los más habituales son el bisulfuro de molibdeno; grafito; óxido de zinc; polímeros; aditivos de extrema presión (EP)…
Ojo a los aditivos: Los aditivos EP no son la panacea pues pueden ser muy agresivos químicamente y provocar corrosión química en las superficies de engranajes y cojinetes

ELIGIENDO UNA GRASA
La diversidad de máquinas es tal que los parámetros operativos como temperatura, velocidad, carga… varían considerablemente de unas a otras. No conviene “tener una grasa para todo”; en el mercado se ofrecen formulaciones de grasas para cualquier necesidad.
Grasa multiusos: “Multiuso” es un término bastante popular para las grasas en el mercado y no siempre bien aplicado. Se denomina multiuso a las grasas que combinan las propiedades de dos o más grasas especializadas por lo que pueden utilizarse en varias aplicaciones.
¿Litio o calcio?:
Aunque las más comunes en las estanterías de la ferretería o tienda de repuestos las más comunes son las de litio y calcio (copan más del 85 % del mercado) es cierto que también encontraremos de sodio, poliurea, etc.
Litio: Se caracterizan por tener una buena estabilidad, buena resistencia al agua y también a las altas temperaturas.
Cuando se requiere una resistencia mayor a la alta presión o a la corrosión entonces se le aditiva normalmente con antimonio-zinc a las que se suele denominar grasas de complejo de litio.
Calcio: El uso de grasas de calcio o sulfonato de calcio está ganando popularidad día a día. La razón hay que buscarla en que en determinadas aplicaciones superan a las grasas de litio, por ejemplo en aquellos usos que requieren mayor resistencia al cizallamiento, también a la corrosión. El calcio y el sulfonato tienen unas propiedades antidesgaste excelentes. Además el sulfonato es un inhibidor natural de la herrumbre con lo que la resistencia al agua es superior. Por ello las grasas con esta base tradicionalmente se han aconsejado para partes del chasis.
En cualquier caso las grasas de litio y complejo de litio son compatibles con las de sulfonato de calcio.
Poliurea y sodio: Es un espesante de aquellas grasas diseñadas para lubricar cojinetes. También las grasas con base de sodio están muy indicadas para altas temperaturas y es por lo que también se recomiendan para los cojinetes de ruedas.
La mejor grasa:
No existe tal concepto. Existe la “mejor grasa” para tal o cual aplicación.
¿Qué le debo pedir a una grasa?: Debe ser capaz de ofrecer buena lubricación y en determinadas aplicaciones será imprescindible tener características de extrema presión (EP); protección a la corrosión y a la oxidación; buena resistencia al lavado; buena adherencia y fácil untuosidad; Desde el punto de vista medio ambiental debe tener buena biodegradabilidad, que no cuente con aditivos de metales pesados.

Designación de las grasas
NLGI: Al igual que con los aceites, existe varias designaciones para las grasas. La designación más habitual es la del National Lubricating Grease Institute (NLGI) El grado NLGI lo da en gran medida el espesante que interviene en la formulación.
En el envase se buscarán las siglas NLGI seguido de un número. El número proporciona la consistencia en una escala que va desde el 0/00 al 6.
El 0/00 se corresponde con una grasa muy fluida. El 6 es la correspondencia con una grasa muy sólida. Lo normal será encontrar números 2 o 3 aunque en componentes con engrase de por vida como pueden ser rodamientos herméticos o engranajes de difícil acceso es habitual encontrar grados 0/00.
DIN e ISO: Otras normas habituales que se encontrarán en las etiquetas son las correspondientes a las normas DIN (51502 y 51818) e ISO (6743/9 y 3448)
Recuérdese como en líneas anteriores dije que una grasa estaba compuesta, 80-90 %, por un aceite base. La viscosidad del aceite (ISO 3448) no tiene por que estar relacionada con el grado NLGI y, es más, se pueden encontrar grasas con el mismo NLGI pero con las viscosidades de los aceites muy diferentes; de igual manera se pueden encontrar dos grasas con la misma viscosidad del aceite base y diferentes grados NLGI.

¿Y EL COLOR, TIENE ALGO QUE VER?
Los colores de las grasas comerciales son muy variados, desde el blanco hasta el negro e incluso translúcido, pero ¿en realidad son indicativos de calidad?
La respuesta a la pregunta anterior es no. Sin embargo los fabricantes tienden a usar unos colorantes para facilitar la identificación de la grasa con el uso. También hay razones de marketing por pensar que uno u otro color son más atractivos. Pero lo cierto que como resultado de la interconexión entre fabricantes, usuarios o clientes y el mercado global, se tiende a marcar con determinado color una u otra gasa para ayudar a distinguirlas.
De colores: El negro indica la existencia de algún aditivo como el grafito; el amarillo o marrón claro es que es una grasa de litio o calcio; el blanco para grasas grado alimentario; el azul para grasas con poliurea…
El color resulta de añadir blanqueadores en forma de polvo como el óxido de zinc o el dióxido de titanio. Y a pesar de que el color no aporte calidad o alguna propiedad si que un cambio de color puede indicar que se está afectando alguna propiedad, por ejemplo una grasa puede oscurecerse por estar almacenada en sitios de temperatura elevada, o bien la luz también puede afectar al color desvaneciéndolo, o una contaminación con agua que puede hacer que el color cambie.
Grasas blancas: Son grasas atóxicas catalogadas como aptas por la prestigiosa y poderosa FDA norteamericana (agencia del medicamento y la alimentación) para contactos accidentales de alimentos.

LUBRICACIÓN DE RODAMIENTOS CON GRASAS
Los rodamientos son algunos de los componentes mecánicos más frecuentemente utilizados que requieren una grasa como lubricante.
En el caso de rodamientos pequeños y con baja velocidad de uso pueden mantenerse sellados ya que requieren poco mantenimiento y la lubricación se hace “de por vida”. Pero en la mayoría de los casos se recomienda un mantenimiento donde la relubricación es parte principal.
Un rodamiento puede estar sometido a enormes presiones causadas por el esfuerzo pero también por la baja superficie de contacto (hablar de 30.000 kg/cm2 es una cifra normal para algunos rodamientos) Lo normal es encontrar elementos rodantes, bolas, cilindros, conos, que se desplazan sobre una pista de cojinetes. Lo único que impide el contacto metal-metal es una película muy delgada (1 micra o incluso menos) de lubricante.
Si en estas condiciones el lubricante se ve desplazado, o contaminado (suciedad o agua), el calor que se genera es tal que en breve el mecanismo gripará. Otra razón puede ser elegir un lubricante inadecuado bien porque la viscosidad, o los aditivos no sean los adecuados para las exigencias de servicio.
Ojo al agua: El agua no es un buen lubricante; si por descuido o accidente ingresa humedad en un rodamiento desplazando o contaminando a la grasa se producirá oxidación, o hidrólisis que degrada al lubricante.

jueves, 21 de junio de 2018

MERCADO DE TRACTORES EN ESPAÑA EN LA PRIMERA MITAD DEL AÑO 2018

Ventas tractor nuevo 5 primeros meses 2013-2018

ANÁLISIS DEL MERCADO EN LOS 5 PRIMEROS MESES
Peor que en el 2017, pero mejor de lo que yo esperaba. Por tanto considero que puedo seguir afirmando lo que ya afirmé el año pasado por estas fechas y es que el mercado español presenta aires de “equilibrio” y que está en torno a esas 10.000 unidades anuales de tractor nuevo.
En lo que llevamos de 2018 la tendencia ha sido “pesimista” pero era lo que se esperaba tras la “alegría artificial” del último trimestre del 2017 por el cambio de normativa anticontaminante.
Cinco primeros meses 2013-2017: En los 5 primeros meses del 2017 se han vendido un total de 4033 tractores (3185 en 2013; 3777 en 2014; 3651 en 2015; 3959 en 2016; 4376 en 2017) es decir sobre un 8 % menos que el año pasado. Proyectando estas cifras al resto del año apuesto porque el 2018 rondará las 10000 unidades de equilibrio.
Por marcas y grupos: John Deere continúa siendo líder con 969 udes. seguido por New Holland con 664. Si hablamos de grupos y como también es habitual en los últimos años, el conjunto CNH supera a John Deere por la suma de las 367 udes. de Case iH.
Ventas tractor nuevo Enero-Mayo 2018 (Unidades y potencia vendida)
Pocos tienen buenas noticias
Casi todos bajan pero algunos se pegan un “batacazo” de aupa.
😠: John Deere, New Holland, Massey Ferguson, Valtra, Same, Lamborghini, Kubota, Landini, y Claas ven un decremento en sus ventas.
Pero el “batacazo” se lo lleva Claas (pasa de 162 en 2017 a 79 en 2018, ¡apenas el 2% del mercado!) También Kubota vuelve a bajar y lo hace cerca del 18 % con respecto al año pasado y pasa a una penetración de tan solo el 6,3% del mercado cuando hace dos años tuvo el 9,5 %.
😁: Bravo para Case que es de los pocos que asciende (305 en 2017 y 367 en 2018) y casi llega a ese 10 % simbólico de penetración en el mercado y manteniendo la "potencia vendida".
Bravo, bravísimo, por Fendt que además de vender más también aumenta la potencia del tractor vendido. Fendt es la marca más vendida del grupo AGCO y en estos primeros 5 meses vende 237 tractores.
Deutz-Fahr también sube considerablemente. Si el año pasado solo colocó en el mercado en este periodo 98 tractores, en el presente matricula ¡179! También el grupo SDF sube de penetración y roza el 8,5 %, lejos de aquellas cifras del 13 % de hace 5 años pero al menos ha cambiado la tendencia.

Arbos: Por primera vez incluyo en mis particulares estadísticas a los tractores del grupo Arbos. Este año empiezan a hacerse notar en el mercado. Todavía son cifras muy humildes pero tiempo al tiempo.
Tengo confianza en estos tractores que con su filosofía de diseño de mecánica sencilla pero robusta pueden dar muchas sorpresas. En las unidades vendidas del grupo están consideradas sus marcas Arbos, Goldoni y Lovol 




viernes, 15 de junio de 2018

EL TRACTOR ELÉCTRICO, ACTUALIDAD Y ANÁLISIS DE SU FUTURO (II parte)

Y llegó el desenlace...
En la I parte analicé las diferencias entre un motor eléctrico y uno de combustión. En esta 2ª parte me centraré en las diferencias de transmisión que montan los vehículos eléctricos y los convencionales; también se analizará el mantenimiento de ambos vehículos y por último me detendré en los tractores eléctricos e híbridos que ya están en el mercado aunque sean en fase de prototipo.

TRANSMISIÓN
Si en la I parte hablaba de la enorme “meseta” de par que tiene un motor eléctrico, entonces... “¿por qué se necesita la transmisión?
El motor térmico genera par y potencia utilizables en una banda estrecha de revoluciones. La transmisión, bien usada, consigue mantener al motor en esa banda “eficiente” de revoluciones. Pero si los motores eléctricos, como se vio en la ParteI, el 100 % de su par se consigue a velocidades muy bajas (en un motor de CC desde 0 y en uno de CA desde 400) ¿para qué se usa la transmisión?
¿Por qué poner una transmisión en un vehículo eléctrico?
En realidad hay muchos vehículos eléctricos, automóviles, coches y motos, que no incorporan transmisión. Un ejemplo puede ser cualquiera de las motos eléctricas de alquiler que pululan ahora por las grandes ciudades, pero también un vehículo más grande como el Tesla Model S.
Tesla Model S: Este modelo de Tesla puede llevar un motor en cada eje o un motor en el eje delantero y dos en el trasero. La transmisión consiste solo en una desmultiplicación 9.73:1 (patente US 8.453.770 B2) Hay una opción más y es la de montar dos motores eléctricos, uno para baja velocidad y otro para la alta. En este caso la distribución de potencia entre los motores está determinada por la eficiencia óptima en cada instante. La diferente velocidad se consigue jugando con el amplísimo rango de giro, 0 a 15.000 o más. En estos vehículos sin transmisión o mejor dicho con una relación única y fija se puede incluso eliminar el embrague.
Vehículos "grandes": Pero hay otros vehículos más grandes que si llevan transmisión. ¿Por qué? La respuesta es que si bien una transmisión complica el montaje tiene como ventaja no desperdiciar energía de la batería ya que la transmisión nivela la energía de las baterías.
Otra razón a la hora de decidir si se opta por transmisión si o no es la naturaleza del motor eléctrico, ya sea de corriente alterna o continua o incluso motor síncrono o asíncrono; arquitectura de montaje (un motor, uno por eje, uno en cada rueda…)
En cualquier caso lleve o no transmisión lo que el lector debe tener claro es que en los vehículos eléctricos encontrará transmisiones mucho más sencillas que las convencionales.
La transmisión consigue que los vehículos eléctricos y de combustión, con curvas de entrega de par tan diferentes, no se comporten de forma tan distinta.
Tractores: En el caso de los tractores, debido a la enorme variedad de faenas agrícolas que se realizan con el tractor, prescindir de la transmisión no es posible. Si se podría hacer si por ejemplo el tractor solo realizase labores de transporte.
Otra opción es colocar un motor por rueda. Cada motor se acciona mediante un regulador de velocidad, controlado por microprocesador, y con un sistema de engranajes para reducir la carga en los motores. Esta disposición genera nuevas oportunidades en el control dinámico del vehículo ya que se puede regular el par en cada rueda por separado y la velocidad de los ejes delantero y trasero eliminando el fenómeno Wind-Up.
Fenómeno Wind-Up: Se trata de un par de torsión que se genera en los componentes del vehículo cuando se coloca la tracción en las cuatro ruedas y se hace un giro sin existir un diferencial central, ya que las 4 ruedas recorren distancias diferentes. El problema aparece cuando se circula con la doble tracción conectada en superficies duras. Este estrés de torsión puede ocasionar daños muy costosos en transmisiones.
En tractores que no disponen de diferencial central, si se gira con dos ruedas motrices, el diferencial permite que cada rueda gire a la velocidad requerida. Si se dispone de tracción delantera, EDM, se suele recurrir a desconectar el eje delantero al detectar un giro.
En tractores isodiamétricos, con tracción constante a las cuatro ruedas, si que suele existir ese diferencial central que reparte potencia a las ruedas delanteras y traseras.
DirectDrive la CVT de John Deere

¿Y EN CUANTO AL MANTENIMIENTO?
"Uf, ¿dónde están las tripas?" Así se podría definir la impresión de cuando se abre el capó de un coche eléctrico: ¡Es un mecanismo de una simplicidad abrumadora!, ¡apenas existen piezas móviles!
Simplicidad mecánica significa pocos rozamientos, poca generación de calor, poca fatiga y en consecuencia mucha eficiencia energética.
Todo lo anterior se traduce en que la partida económica dedicada a mantenimiento por revisiones periódicas cada X horas, cambio de aceites, refrigerantes, filtros… en los eléctricos casi nada.
Mecánica simple que reduce el mantenimiento a líquidos de frenos, dirección… pero es que incluso los frenos se gastan menos ya que los motores eléctricos son regenerativos. Efectivamente otras operaciones como los filtros de aire en cabina si son iguales. Y en cuanto al nivel eléctrico/electrónico pues son más complicadas.
¿Y de duración?: La vida útil de un motor eléctrico puede superar fácilmente las 50.000 h

TRACTORES ELÉCTRICOS
Hay más ejemplos, pero solo hablo de aquellos de los que tengo algo de información remitida por el fabricante.
Baterías John Deere SESAM: Potencia en CC
John Deere SESAM
El SESAM (Suministro de Energía Sostenible para la Maquinaria Agrícola) es proyecto de John Deere, con apoyo financiero del gobierno alemán y desarrollo encabezado por la universidad de Kaiserlautern (casi al lado de Mannheim, el corazón de John Deere en Europa)
El prototipo SESAM está basado en la serie 6R pero completamente eléctrico. Una potencia de hasta 300 kW de corriente continua y dispositivos de recuperación de energía en el frenado.
El prototipo cuenta con dos motores eléctricos de 150 kW cada uno y una transmisión DirectDrive ligeramente adaptada. Uno de los dos motores se usa para la cadena de tracción, y el otro para la toma de fuerza, hidráulico y sistemas auxiliares aunque si es necesario se pueden unir ambos motores para suministrar toda la potencia para tracción (transporte) o para la TDF o incluso para el trabajo hidráulico.
Autonomía: La batería con una capacidad de 130 kWh proporciona una autonomía de 4 horas en labor de transporte a velocidad máxima, 50 km/h, o en trabajo típico de tracción. El tiempo de carga es de 3 h; Las baterías tienen una vida de 3000 ciclos de carga.
Fendt e100 Vario
Los alemanes de Fendt han optado por desarrollar un tractor especialista, el Fendt e100 Vario que dispone de 50 kW de potencia, una transmisión CVT Vario y dispositivos de recuperación de energía en el frenado.
Tractor de carga Alkè  ATX240E
El tractor puede trabajar con aperos completamente convencionales a través de su tripuntal, sistema hidráulico y toma de fuerza; también se puede utilizar como fuente de energía en aperos eléctricos.
Autonomía: La batería de iones de litio de 650 V y capacidad de 100 kWh permite trabajar hasta 5 horas de trabajo real. La recarga se puede realizar a través de un conector CEE normalizado (CCS tipo 2) en 40 minutos (hasta el 80%) o incluso con corriente continua.
De baterías: Se conectan de forma modular ya que es el diseño más conveniente para su reemplazo parcial en caso de fallo. Las celdas van en unos bloques conectados en paralelo. Los bloques forman un pack´s, y los pack se conectan entre ellos en serie.
Mucha batería: Si una batería de un móvil almacena unos 4 Wh se necesitaría unas 20.000 baterías de móvil para igualar la carga de un tractor de unos 100 CV

¿Y EL TRACTOR HÍBRIDO?
Muchos expertos apuestan por la tecnología híbrida, diésel-eléctrico. Un motor diésel conectado a un generador para crear la electricidad que necesitan tanto los componentes de potencia como los sistemas auxiliares.
La hibridación es una técnica conocida y depurada desde que en 1895 la usasen locomotoras de ferrocarril. Hoy es la técnica usada por los submarinos diesel-eléctricos, por camiones y autobuses urbanos y por coches tan renombrados y con tanto éxito comercial como el Toyota Prius al que han seguido prácticamente todas las marcas.
Motor eléctrico en cubo de rueda del Multitooltrac
El sistema híbrido ofrece ventajas sobre el sistema mecánico convencional en cuanto a posibilidades como parar el motor si se está a ralentí o usar la fuerza de las baterías para alimentar el climatizador o eliminar la necesidad de las baterías convencionales y el motor de arranque. Se puede prescindir del embrague y sus costes asociados ya que se puede arrancar con el motor eléctrico que dispone del par máximo desde el inicio y luego conectar el motor térmico.
Algunos casos interesantes entre los tractores
RigiTrac: Es un fabricante suizo que está trabajando sobre una versión híbrida de un tractor especialista de 125 CV. El motor alimenta un generador de 650 V de CC y dispone de un motor eléctrico por rueda.
MultiToolTrac (MTT): Un proyecto holandés de tractor multi herramienta capitaneado por Osse Equipment Manufacturing Group con un equipo de empresas como Machinefabriek Boessenkool, Wissels Techniek y Van Ham Organization&Advice. Un motor de 6 cilindros y 200 CV mueve un generador que alimenta unas baterías de 30 kWh y cuatro motores eléctricos. El tractor puede variar, hidráulicamente, el ancho de vía de 3,20 a 2,25 m incluso en marcha. También la cabina es deslizante para moverse por toda la longitud del chasis que tiene una capacidad de carga de 5 toneladas para montar implementos en casi cualquier posición.
John Deere 7030 E: En realidad no es un híbrido y ya lo cité en el número de septiembre de la revista Agrotécnica pero el concepto de generador eléctrico resulta muy interesante en la tendencia “de moda” en la alimentación de aperos y componentes.
CES 2018: En estos momentos se está produciendo en Las Vegas (EEUU) el evento más importante a nivel mundial sobre vehículos eléctricos. Se trata del denominado CES (Consumer Electronics Show) Las noticias que allí se generan son muchas y variadas, pero como ejemplo quiero poner el del fabricante francés Valeo.
Valeo, usando el modelo de coche chino Zhidou, ha presentado, conjuntamente con la universidad de Shanghai Jiao Tong, un coche eléctrico con algo muy novedoso: en vez de utilizar un motor de alto voltaje como los habituales 400 V solo recurre a un motor de 48 V. Las ventajas es que existen considerables ahorros por los requisitos de seguridad en alto voltaje.
Por supuesto los 48 V no ofrecen cifras de aceleración de un deportivo pero quizá se acercan más a la realidad de una gran parte de la población.
Valeo afirma que el coche tendrá un precio de venta rondando los 7500 € antes de las posibles ayudas públicas y una autonomía de unos 100 km para una velocidad sobre 100 km/h
Tractor eléctrico Farmtrac

MI OPINIÓN PERSONAL
De momento no veo al tractor eléctrico como alternativa a los convencionales, sin embargo celebro la investigación en este campo. 
Contrariamente a la afirmación anterior, estoy convencido de lo acertado de la tecnología híbrida diésel-eléctrico. La tecnología híbrida diésel-eléctrico tiene mucho potencial tanto en el tractor como en máquinas como la cosechadora.
Basta imaginar alguna de sus ventajas: Adiós a las transmisiones de correas y cadenas por motores eléctricos; Menos partes móviles que significa menos desgastes y menos pérdidas energéticas ya que se sustituyen por "silenciosos" motores eléctricos; Barras de corte o elevadores de grano accionados eléctricamente...
Ver más 
Electrificación del tractor
Dirección eléctrica
Tracción eléctrica en remolques agrícolas
John Deere Sesam expuesto en SIMA 2017

jueves, 7 de junio de 2018

EL TRACTOR ELÉCTRICO, ACTUALIDAD Y ANÁLISIS DE SU FUTURO (I parte)

John Deere SESAM
Entrada que he decidido dividirla en dos. En la I parte analizo las diferencias entre un motor eléctrico y uno de combustión. La parte II se dedica a ver diferencias entre la transmisión que montan los vehículos eléctricos y los convencionales; el mantenimiento de ambos vehículos y en los ejemplos de tractores eléctricos e híbridos que ya están en el mercado (fase de prototipos)

TRACTOR ELÉCTRICO: NO ES LO MISMO QUE “ELECTRIFICAR” EL TRACTOR
Un proceso “de moda” es el de la "electrificación del tractor" agrícola. la idea es perseguir el “All Electric” en la maquinaria agrícola (dirección eléctrica en el tractor; tracción eléctrica en remolques; tractor con Kers o Ers; El proceso imparable de la electrificación del tractor)
Pero ahora no hablo de “electrificar” el tractor si no de un tractor eléctrico
Aclarando: El proceso de electrificación se refiere al accionamiento eléctrico de componentes del tractor (ventilador de refrigeración, compresor del aire acondicionado…) y de aperos enganchados al tractor a través del uso de un generador eléctrico en el propio tractor (motores del henificador, platos centrífugos de una abonadora, motores eléctricos de ayuda a la tracción en un remolque agrícola....); Mientras que el tractor eléctrico es aquel en el que se ha sustituido el motor de combustión por un motor eléctrico y la energía no proviene de gasóleo si no de baterías

COMPARANDO COMPORTAMIENTO: ELÉCTRICO & CONVENCIONAL
La primera y gran diferencia que distingue el comportamiento entre ambos es el enorme par inicial, constante y mantenido que tiene un motor eléctrico.
Sin comparación: Ningún motor térmico puede hacer sombra en valores de arrancada a uno eléctrico
Cargadora eléctrica Kramer
Campo abierto o granja: La realidad es la que indica que el tractor eléctrico está “muy verde” para “campo abierto”. Aunque hay “nichos” de aplicación donde el desarrollo se acelerará como por ejemplo el uso en instalaciones ganaderas, donde no solo al tractor sino también máquinas como cargadoras telescópicas o carros alimentadores eléctricos son alternativa. Las máquinas eléctricas además cuentan con ventajas como el nivel de ruido o la ausencia de emisiones, razones muy apreciadas en el interior de granjas. Además en este tipo de explotación se cuenta con la ventaja de conocer de antemano la demanda de potencia ya que existe una rutina predecible que deja tiempo para la recarga; otra cualidad favorable es que la demanda de potencia es relativamente baja.

MOTOR COMBUSTIÓN & MOTOR ELÉCTRICO
Los motores eléctricos presentan diferencias importantes frente a los térmicos en cuestiones de par y potencia.
En el motor de combustión: La fuerza generada por la explosión de los gases de escape produce una fuerza (N) en “línea recta”. El mecanismo biela-manivela convierte esa fuerza lineal en rotativa. La distancia o palanca de las bieletas del cigüeñal determina el par (fuerza por distancia, Nm)
Veamos la curva 1. Se trata del ensayo de un John Deere 6130 R; una curva de par excelente, con par máximo a 1250 rpm; una curva plana, de par casi constante entre 1000 y 1550 rpm. Un buen fabricante intenta que su motor entregue el máximo par posible lo más rápido y que además dure lo máximo posible (mayor rango de revoluciones) Es por lo que la mayoría de las mejoras desarrolladas en estos motores consiste en hacer que la velocidad de combustión se adapte al régimen de giro. Se intenta mantener el par lo más uniforme posible desde el ralentí hasta el corte de inyección y por ello se han desarrollado sistemas como la inyección directa, la distribución variable, la sobrealimentación variable, el cruce de válvulas…
En el motor eléctrico: Un motor eléctrico transforma la energía eléctrica en energía mecánica. Si la tensión (voltaje) es constante, el par aumenta incrementando la corriente consumida. No dispongo de gráficas de tractor equipado con motor eléctrico pero si son múltiples las curvas de motores que equipan a turismos eléctricos (Nissan Leaf, Tesla Model S, Peugeot iOn, Renault Fluence…)
He elegido la curva del Nissan Leaf (eléctrico) comparando con el Nissan con motor térmico a gasolina 1.6 Observa la curva 2; el par motor es siempre máximo desde las mínimas revoluciones y empieza a disminuir sobre las 3000 rpm. La entrega de par es instantánea y constante ya que el paso de corriente es uniforme. La potencia sube de forma muy uniforme hasta alcanzar el máximo en torno a las 3000 revoluciones y se mantiene constante hasta 10000 vueltas.
Entrega de par, Combustión Vs Eléctrico:
No, no he probado ningún tractor eléctrico, pero si puedo hablar por mi experiencia en el uso de coches eléctricos; una experiencia ganada en los últimos años por ser usuario habitual de los coches de alquiler eléctricos (Car2Go, emov, Drivy…) que tanto se han popularizado en las grandes ciudades (ventajas en el aparcamiento y en los protocolos anticontaminación)
Como usuario de coche eléctrico: Desde el prisma de usuario de coche eléctrico, lo que más sorprende al subirte por primera vez en estos coches es la entrega de par de forma casi instantánea. Esto significa que en los coches se dispone de una aceleración muy superior a los motores de combustión con mucha potencia a velocidades bajas y medias.
Además mientras que un motor térmico no puede girar por debajo del ralentí, el eléctrico gira igual de equilibrado desde 10 a 10.000 rpm.
Dato: El coche de calle Tesla Model SP100 D pasa de 0 a 100 km/h ¡en 2,5´´!; Cifra “bestial” incluso para un F-1, pero es que se quedan eclipsadas ante el prototipo TC-X que va de 0 a 100 en 1,5 ´´ y puede alcanzar 233 km/h en… ¡4,89´´!
Fendt e 100

¿Y por qué desciende el par motor en un motor eléctrico?: Es una pregunta interesante y la contestaré con lo que me ensañaron en mi época de estudiante.
La generación de campos magnéticos son los que originan el movimiento del rotor. Las rotaciones dentro del campo magnético interno causan una fuerza electromotriz que se opone a la tensión de alimentación. La fuerza electromotriz es proporcional a la velocidad de giro. La fuerza neta global del motor es la diferencia de fuerzas: tensión de alimentación y la electromotriz generada. A mayor régimen mayor oposición, de ahí que la curva de par disminuye con el aumento del régimen. A velocidades de giro bajas apenas hay fuerza electromotriz y por lo tanto se equipara la tensión de alimentación con el par de salida.

¿Acelerador o potenciómetro?:
El acelerador del tractor modifica la cantidad de combustible que pasa al motor. En el caso de un tractor eléctrico el “pisar el acelerador” en realidad significa accionar un potenciómetro, una resistencia variable que lo que hace es transmitir la señal al controlador. Así se sabe cuanta energía se debe mandar al motor. El potenciómetro por tanto demanda carga a la batería, el acelerador demanda gasóleo.
Rendimiento energético:
En los motores térmicos la eficiencia energética es la relación entre la energía contenida en el combustible y la energía mecánica ofrecida.
En un motor eléctrico el rendimiento energético se mide como relación entre la energía eléctrica que absorbe y la energía mecánica que ofrece.
Si en un motor térmico obtener eficiencias superiores al 25 % no son posibles debido al calor generado en la combustión que no puede ser aprovechado (se pierde a través del escape, radiador, bloque motor…) en uno eléctrico los datos que se dan son superiores incluso al 90 %
Ojo con los datos de eficiencia: hablar que un vehículo eléctrico tiene una eficiencia del 90 % y uno de combustión difícilmente supera el 20% puede ser engañoso. Esa diferencia “tan abismal” hay que analizarla en todo su conjunto, en la denominada huella energética completa.
Motor eléctrico para coche

Comparando rendimientos: Habría que considerar el rendimiento de la carga de batería y convertir en unidades comparables las cifras de consumo de un motor térmico (1 litro de gasóleo son 10,3 kWh de energía) y otro eléctrico. Pero hay un dato que llama poderosamente la atención, la batería de un tractor de por ejemplo 130 kWh serían solo 12 litros de gasoil.

ELECCIÓN DEL MOTOR ELÉCTRICO
En su mayoría los motores eléctricos utilizados en tractor agrícolas son de inducción trifásicos y capaces de ser refrigerados por aire o por agua. El peso oscila entre los 30 y 45 kg con una velocidad de giro máxima de 12 o 15000 rpm.
Lo normal es contar con el motor eléctrico y la electrónica de potencia como componentes separados aunque también hay casos de integración de ambos componentes o incluso cuando se incorpora transmisión hacerlo en el mismo componente, una ventaja adicional es que se comparte sistema de refrigeración.
¿Síncrono o asíncrono?: Es una elección básica al seleccionar un motor eléctrico. Ambos son de CA pero con la diferencia en que en un motor sincrónico la velocidad de giro es directamente proporcional a la frecuencia de la red que lo alimenta resultando una velocidad de giro constante (dependiente de la frecuencia, de la tensión en la red de alimentación y del número de polos)
MultiToolTrac "todo eléctrico"
En el motor asincrónico, o de inducción, la velocidad de giro se genera por inducción electromagnética de la bobina del estator. Depende de la corriente que necesita el rotor (jaula de ardilla o bobinado) y la velocidad de giro es un poco menor por el denominado “resbalamiento”.
En cuestión de precios, un motor síncrono es más caro que el asíncrono ya que requiere dos alimentaciones, una de CA y otra de CC. En el síncrono se requiere un arrancador especial que se inicia con CA y continúa, cuando entra en sincronía, con CC. Es por tanto más fácil de dañar por no entrar la excitación a tiempo.