La electrificación de todo

Los combustibles fósiles y el motor de combustión interna han impulsado la economía mundial durante más de un siglo; sin embargo, la electricidad impulsará el futuro. A medida que el mundo establece metas ambiciosas para combatir el cambio climático y reducir las emisiones de carbono, los ingenieros se apresuran a llevar al mercado alternativas eléctricas a los vehículos y la maquinaria que utilizamos a diario.

Podemos observar cómo esta «electrificación de todo» ocurre en cualquier lugar donde haya personas o mercancías en movimiento: carreteras, vías férreas, mar y aire, y plantas o almacenes. Y aunque el concepto básico de la propulsión eléctrica se aplica en todos los contextos, hay cuestiones tecnológicas específicas —como la capacidad de las baterías, la transferencia de potencia, la autonomía y los tiempos de carga— que varían considerablemente según la aplicación.

Gracias a las décadas de experiencia de TE Connectivity en conectividad eléctrica y ciencia de materiales, estamos llevando a cabo esfuerzos innovadores para resolver estos retos. A continuación, se presentan algunos ejemplos de lo que se ha implementado en las principales industrias para hacer posible el futuro eléctrico. 

La electrificación es el mayor cambio tecnológico en la industria automotriz desde la comercialización del motor de combustión interna, y está ocurriendo a un ritmo increíblemente rápido. Las ventas de vehículos eléctricos de pasajeros se duplicaron en 2021 y los ingenieros continúan optimizando el tamaño, el peso y la potencia para ampliar la autonomía de los vehículos eléctricos. Al mismo tiempo, los avances en la carga de alta potencia y alta velocidad de las baterías, así como la expansión de la infraestructura de carga, reducen aún más la incertidumbre entre los conductores.

El siguiente paso en la electrificación de la industria del transporte consiste en mejorar las alternativas eléctricas para los vehículos comerciales pesados, como camiones de carga y autobuses, en los que los retos técnicos son considerables. Es fundamental aumentar la densidad de las baterías para lograr una mayor capacidad de almacenamiento y potencia para transportar cargas más pesadas; por ejemplo, los autobuses eléctricos requieren aproximadamente cinco veces la capacidad de batería de un vehículo eléctrico de pasajeros estándar. La carga ultrarrápida también es esencial para garantizar tiempos de respuesta rápidos que se necesitan para que los vehículos de reparto y transporte cumplan plazos y horarios.

Sin embargo, transferir más energía del cargador a la batería y dentro del vehículo genera mucho más calor, lo que hace que la seguridad cobre especial importancia en los vehículos comerciales. La experiencia de TE Connectivity en el desarrollo de componentes de alta potencia y conjuntos de cables, y el enfoque en materiales avanzados para mejor rendimiento eléctrico, ayuda a la industria de los vehículos eléctricos comerciales a cumplir los requisitos de rendimiento sin sacrificar la seguridad ni la confiabilidad. 

A diferencia de los automóviles, los trenes de pasajeros funcionan con electricidad desde hace más de un siglo. Sin embargo, la meta de los países que cuentan con redes ferroviarias eléctricas consolidadas es aumentar la velocidad y la eficiencia para incorporar los modernos trenes de alta velocidad.

Colaboramos con empresas ferroviarias para mejorar las dimensiones, el peso y el perfil aerodinámico de los trenes con nuestras soluciones de techo de baja altura que reducen la resistencia al aire, aumentan la eficiencia y crean más espacio útil dentro de los vagones.

La tecnología emergente de los vagones alimentados por batería es la más prometedora para llevar el ferrocarril eléctrico a países que aún utilizan infraestructuras diésel obsoletas. En California ya se están probando trenes eléctricos de batería, y las continuas mejoras en los grandes paquetes de baterías y las soluciones de carga rápida harán posible que los países reemplacen los trenes diésel por modelos más limpios alimentados por batería, lo que eliminará las costosas inversiones necesarias para desarrollar un sistema ferroviario totalmente eléctrico.

Aunque en la actualidad solo existen aviones eléctricos pequeños propulsados por hélices, la industria aérea lleva años realizando importantes avances hacia la aviación eléctrica. La primera fase de la electrificación de las aeronaves consistió en sustituir los sistemas hidráulicos y mecánicos, como los mandos de vuelo y los sistemas de frenado, con el fin de reducir peso y mejorar eficiencia. En la actualidad, los fabricantes realizan pruebas con motores eléctricos para la circulación por pista hacia y desde las puertas de embarque, así como con sistemas de propulsión híbridos que utilizan motores de combustión para el despegue y el ascenso, pero que utilizan motores eléctricos de bajo consumo durante el vuelo.

La propulsión totalmente eléctrica hace posible las aeronaves eléctricas de despegue y aterrizaje vertical (eVTOL), una clase completamente nueva de vehículos aéreos de corto alcance que resultan ideales para servicios de taxi aéreo, entrega automatizada de mercancías e incluso vehículos aéreos personales. Lo que antes solo se veía en las películas, ahora es una realidad: múltiples empresas compiten por ser las primeras en lanzar su producto al mercado, y esperamos que su uso se generalice con rapidez. En lo que probablemente será una demostración muy pública de la tecnología, París tiene previsto utilizar aeronaves eVTOL para transportar a los participantes entre las distintas sedes de los Juegos Olímpicos en el verano de 2024.

Dicho esto, la importancia de optimizar peso y potencia es aún más crucial en el mercado de las eVTOL porque los operadores desean maximizar el tiempo de vuelo. A esta compleja ecuación se suma la necesidad de una redundancia total en los sistemas de propulsión de los eVTOL: Quedarse sin batería puede ser un inconveniente en un automóvil, pero supone un grave problema de seguridad en las aeronaves. Por ello, TE colabora con fabricantes de eVTOL para desarrollar componentes más pequeños, ligeros y confiables que ayuden a reducir el peso de las aeronaves y a aumentar la eficiencia, sin dejar de garantizar la redundancia. 

En comparación con los automóviles, los eVTOL también contarán con un mayor grado de autonomía, lo que requerirá un conjunto de sensores que generarán enormes cantidades de datos para guiar a las aeronaves. Los avances de TE Connectivity en el ámbito de los cables híbridos, que combinan la transmisión de energía y la transferencia de datos de alta velocidad por fibra óptica, pueden ayudar a los fabricantes a satisfacer los requisitos de ancho de banda y energía sin aumentar el peso de los vehículos. 

En fábricas y bodegas, la transición es más tangible: los fabricantes han dejado de usar los vehículos manuales tradicionales que funcionan con gas, como los montacargas, y ahora usan equipos nuevos, como los AGV. Aunque las baterías más pequeñas pueden satisfacer fácilmente los requisitos de potencia y autonomía de estos vehículos, el principal reto es mantener el tiempo de funcionamiento.

Los montacargas y los AGV deben funcionar casi sin interrupción para satisfacer la demanda actual en materia de fabricación y transporte. Por lo tanto, conectarlos a estaciones de carga durante períodos prolongados no es una opción viable. Por el contrario, la electrificación de la industria manufacturera requerirá una nueva infraestructura distribuida que permita la recarga rápida, como puntos de carga estratégicamente situados en la planta de producción a los que se pueda acceder con el vehículo. TE Connectivity brinda soporte a este tipo de sistema de carga al analizar lo que esto significa para cada componente del sistema eléctrico del vehículo, como la necesidad de tomas de carga especializadas y componentes diseñados para ayudar a mantener un alto nivel de disponibilidad.

Independientemente de la industria o del producto final, encontrar el personal adecuado es esencial para crear innovaciones revolucionarias que permitan la electrificación de todo. Además de los conocimientos tradicionales en materia de electricidad, electrónica y mecánica, los ingenieros deben estar capacitados para diseñar sistemas de alta tensión que puedan funcionar de manera confiable en un amplio rango de temperaturas, lo que a su vez requerirá el desarrollo de nuevos materiales para estos entornos difíciles. Los diseñadores de todos los campos prestarán cada vez más atención a variables como tamaño, peso y rendimiento, que antes se limitaban principalmente al diseño aeroespacial. A medida que los fabricantes incorporen más inteligencia y automatización en casi todos los productos, las habilidades en materia de software seguirán teniendo una gran demanda.

Estas competencias emergentes son la razón por la que es fundamental que empresas como TE Connectivity cuenten con una plantilla comprometida y con sólidos programas de desarrollo profesional diseñados para mantenerse a la vanguardia de la tecnología y la orientación al cliente. Juntos, podemos creat las innovaciones necesarias para hacer realidad un futuro eléctrico.