Buscar

martes, 20 de octubre de 2026

¿Podrá la red eléctrica soportar los vehículos pesados ​​eléctricos?

 

¿Podrá la red eléctrica soportar los vehículos pesados ​​eléctricos?

 

Original en: https://intelligence.endeavorb2b.com/

 

Esta encuesta se realizó en línea entre el 14 de agosto y el 8 de septiembre de 2026. Participaron un total de 100 encuestados. La encuesta se llevó a cabo entre profesionales de los sectores de vehículos comerciales, energía e infraestructura, contactados a través de EndeavorB2B y sus comunidades industriales afiliadas, abarcando una amplia gama de roles y perspectivas relacionados con la electrificación de vehículos pesados. Entre los participantes se encontraban operadores de flotas, profesionales del transporte y la logística, empresas de servicios eléctricos, firmas de ingeniería y consultoría, organismos gubernamentales y municipales, así como otras partes interesadas vinculadas al transporte, la energía y la infraestructura.

La encuesta analizó la preparación de la infraestructura eléctrica local para soportar la carga generalizada de vehículos pesados ​​eléctricos, las barreras y los costos asociados al despliegue de sistemas de carga de megavatios (MCS, por sus siglas en inglés), los plazos previstos para la infraestructura y las estrategias para reducir la sobrecarga de la red a medida que aumenta la demanda de energía. Todas las respuestas se recopilaron de forma anónima y se presentan de manera agregada.

 


Puntos clave

1.- La red eléctrica es el principal obstáculo. El 65% señala la capacidad limitada de la red como una de las mayores barreras para el despliegue de sistemas de carga de megavatios (MCS), y el 28% considera que será la principal limitación para la adopción de vehículos pesados ​​eléctricos en los próximos cinco años.

2.- La infraestructura no avanza al ritmo necesario. Solo el 9% confía en que la infraestructura local podría soportar la carga de 50 camiones eléctricos de Clase 8 dentro de los plazos deseados; el 58% no tiene ninguna confianza al respecto.

3.- Los costos reales van más allá del cargador. El 73% identifica la necesidad de nuevos transformadores o subestaciones, y el 64% señala las mejoras en los servicios de suministro eléctrico como los principales factores que elevan los costos.

4.- Obtener la potencia necesaria puede llevar años. Entre quienes ofrecieron una estimación, el 60% afirma que asegurar una capacidad eléctrica suficiente requiere dos años o más, lo que convierte los plazos de la infraestructura en un desafío importante para la planificación.

5.- Es necesario pasar a la acción. Las respuestas abiertas subrayan la necesidad de aumentar la capacidad de generación y de la red, agilizar los permisos y la interconexión, contar con apoyo gubernamental y mejorar la coordinación en todo el sector.

6.- No existe una solución única. El almacenamiento mediante baterías, la inversión en transmisión, la carga gestionada y las microrredes figuran entre las principales estrategias para reducir la tensión sobre la red.

 

Una muestra representativa de las partes interesadas en los sectores de energía y transporte

La encuesta reunió perspectivas de todo el ecosistema de vehículos comerciales, energía e infraestructura. Las empresas de transporte y logística representaron el 21 % de los encuestados, mientras que los operadores de flotas comerciales constituyeron otro 11 %. Las firmas de ingeniería y consultoría representaron el 17 %, seguidas por organizaciones gubernamentales y municipales (9 %) y empresas de servicios eléctricos (8 %).

La ​​diversidad de los encuestados ofrece una visión de la electrificación de vehículos pesados ​​tanto desde la perspectiva del transporte como de la infraestructura, incluyendo a los responsables de la operación de flotas, la planificación de infraestructuras y el apoyo a la transición.

 

¿Qué describe mejor la función principal de su organización?

La red eléctrica no está preparada para lo que viene

La confianza en la infraestructura eléctrica local es notablemente baja. Casi dos tercios de los encuestados (62 %) afirman que su red local no está en absoluto preparada para soportar la carga generalizada de vehículos eléctricos pesados, mientras que otro 21 % considera que está, en cierta medida, mal preparada. Solo el 11 % califica la infraestructura actual como algo o muy preparada.

No se trata de una preocupación marginal de un solo sector; refleja un consenso casi generalizado entre los operadores de flotas, las empresas de servicios públicos y otras partes interesadas.

Los resultados confirman la premisa fundamental de que la capacidad de la red —y no la disponibilidad de vehículos ni la disposición de las flotas— es el principal obstáculo para la electrificación del transporte pesado. Asimismo, sugieren que la carga de gestionar la infraestructura eléctrica —una responsabilidad que recae sobre los operadores de flotas— no es un problema hipotético del futuro, sino una realidad operativa actual.

¿Qué tan preparada considera que está la infraestructura eléctrica local para soportar un despliegue generalizado de sistemas de carga para vehículos eléctricos de gran tonelaje?


 Conseguir suministro eléctrico puede llevar años

Obtener una capacidad eléctrica suficiente rara vez es un proceso rápido. Entre los encuestados que ofrecieron una estimación, el 60 % señala que, por lo general, el proceso requiere dos años o más; de hecho, un 24 % indica que se necesitan más de tres años. Solo el 7 % considera que es posible obtener dicha capacidad en un plazo de 12 meses. Cabe destacar, además, que el 30 % desconoce cuánto tiempo lleva el proceso, lo que pone de manifiesto la falta de transparencia en torno a la obtención de capacidad de conexión a la red. En conjunto, estos resultados revelan un problema tanto de planificación como de infraestructura: las empresas que intentan coordinar la adquisición de vehículos con la preparación de sus instalaciones operativas se enfrentan a unos plazos que ni siquiera los expertos más cercanos al sector pueden prever con fiabilidad. Para aquellas empresas que planean grandes inversiones en electrificación, conocer la fecha de llegada de los camiones podría ser solo una parte de la ecuación.

 

¿Cuáles cree que serán los mayores obstáculos para la implementación de sistemas de carga de megavatios para flotas de vehículos pesados?


Los transformadores y las mejoras en la infraestructura eléctrica generan costos ocultos

Los nuevos transformadores y subestaciones se perfilan como el principal factor de aumento de los costes de infraestructura, según el 73 % de los encuestados; les siguen de cerca las mejoras en la red eléctrica, mencionadas por el 64 %. El almacenamiento de energía mediante baterías ocupa un tercer lugar, a bastante distancia, con un 31 %, mientras que las obras civiles, la generación de energía renovable y la gestión térmica se sitúan, en cada caso, en un rango de entre el 18 % y el 22 %. Estos resultados refuerzan una conclusión clave de las preguntas anteriores: el coste de implementar sistemas de carga para vehículos pesados ​​va mucho más allá del equipo de carga en sí, abarcando desde la conexión a la red eléctrica de las propias instalaciones hasta la generación de energía que las abastece. Algunas respuestas adicionales aportan matices, que van desde la competencia con los centros de datos por la capacidad de la red hasta un escepticismo más generalizado sobre la viabilidad económica de electrificar las instalaciones en la actualidad.

En su opinión, ¿cuánto tiempo suele llevar obtener la capacidad eléctrica suficiente para una nueva estación de carga para vehículos pesados?


 

Los modelos de costos compartidos lideran, pero por poco margen

Las opiniones sobre quién debería asumir los costes de las mejoras en la red eléctrica están notablemente fragmentadas; ninguna opción cuenta con un respaldo mayoritario. Esta disparidad sugiere que no existe un consenso claro sobre si la carga debe recaer en quienes despliegan los vehículos, en los proveedores de energía o en el sector público, lo que confirma que la asignación de costes sigue siendo una cuestión política sin resolver. Las respuestas abiertas reflejan cierto escepticismo: algunos señalan a «quien impone la medida» o a los grupos ecologistas como los responsables, mientras que otro encuestado advierte que, a la postre, los costes acabarán repercutiéndose en los consumidores, lo que agravaría las preocupaciones ya existentes sobre la asequibilidad. Por otro lado, algunos apuntan a un requisito previo fundamental, más allá de quién deba pagar: los fabricantes primero deben resolver las limitaciones de autonomía de los vehículos, antes incluso de que la cuestión de los costes cobre verdadera relevancia.

 

¿Qué inversiones en infraestructura tienen más probabilidades de aumentar los costos del proyecto más allá del propio equipo de carga?


La red eléctrica no está preparada para las necesidades de la flota

Al plantear un escenario de implementación concreto —una flota que adquiera hoy 50 camiones eléctricos de Clase 8—, la confianza en la infraestructura local se desploma aún más en comparación con la percepción general de preparación expresada anteriormente en la encuesta. El 58 % afirma no tener «ninguna confianza» en que la red pueda soportar la carga según los plazos previstos por la flota, y otro 23 % manifiesta tener «poca confianza», lo que suma un 81 % en total. Solo el 9 % expresa cierto grado de confianza.

Precisar el tamaño de la flota parece agudizar el escepticismo de los encuestados, lo que pone de relieve que la brecha entre las decisiones de compra y el suministro de energía no es una preocupación abstracta del sector, sino una expectativa concreta y prácticamente universal de sufrir retrasos a la escala que las flotas están contemplando realmente.


Resolver el desafío de la red eléctrica requerirá mes de una solución

Los encuestados señalan diversas estrategias para reducir la sobrecarga a medida que se expande la infraestructura de carga para vehículos pesados. El almacenamiento de energía mediante baterías y la inversión adicional en transmisión se sitúan entre las opciones preferidas, con un 37 % cada una; les siguen de cerca la gestión de la carga y el desplazamiento de la demanda (36 %), así como las microrredes (33 %). La generación de energía renovable in situ también desempeña un papel, mencionada por el 27 % de los encuestados, mientras que la generación distribuida fue elegida por el 20 %. Otras respuestas aportadas por los participantes subrayan la necesidad de contar con mayor capacidad de generación, fuentes de energía alternativas y políticas que incentiven a las empresas de servicios públicos a acelerar la inversión en la red eléctrica.




 La fiabilidad de la red es la principal preocupación

Los problemas de fiabilidad de la red (33 %) destacan como el riesgo más citado ante la posibilidad de que la infraestructura de carga avance más rápido que la capacidad de la red, situándose muy por delante del aumento de los costes de electricidad (22 %) y de las inversiones en infraestructura que podrían quedar infrautilizadas o varadas (13 %). La ralentización en la adopción por parte de las flotas (12 %) y los retrasos en los proyectos (7 %) quedan en un segundo plano, lo que sugiere que la mayoría de los encuestados percibe el peligro inmediato como una tensión técnica y financiera para la propia red, más que como una desaceleración del ritmo de electrificación.

Las respuestas abiertas añaden un matiz interesante: un encuestado señaló la demanda de los centros de datos como un factor de riesgo, haciéndose eco de un tema planteado anteriormente en la encuesta sobre cómo las bases de carga podrían competir con otros grandes consumidores de energía por una misma capacidad limitada. Otro encuestado cuestionó totalmente la premisa,

argumentando que, de forma realista, el despliegue de infraestructura no puede superar la capacidad de la red; esto implica que, en la práctica, la propia red actuará como factor limitante, independientemente de la rapidez con la que las flotas intenten avanzar.

 


 La capacidad de la red eléctrica podría limitar la adopción de vehículos eléctricos.

De cara a los próximos cinco años, la capacidad de la red eléctrica se perfila como el principal obstáculo previsto para la adopción generalizada de vehículos eléctricos de gran tonelaje, según el 28 % de los encuestados. Le siguen el coste de los vehículos (17 %), la infraestructura de carga (15 %) y el precio de la electricidad (11 %). En conjunto, el 44 % de los encuestados señala la capacidad de la red, la infraestructura de carga o el precio de la electricidad como el factor limitante más importante, lo que confirma que el desafío va más allá de los propios vehículos.

Algunas respuestas abiertas añaden un matiz de escepticismo: varios encuestados cuestionan si la tecnología eléctrica de baterías es la opción adecuada para el transporte de gran tonelaje y apuntan a alternativas como el hidrógeno o la tecnología híbrida.


 ¿Qué medida aceleraría más el despliegue exitoso de una infraestructura de carga de megavatios para vehículos pesados?

No existe una única medida predominante; las respuestas se agrupan en tres enfoques. El más extendido aboga por ampliar y modernizar la propia red eléctrica: nueva capacidad de generación, mejoras en la transmisión y una agilización de los trámites de autorización. Un segundo enfoque se centra en las políticas y la financiación, desde la legislación federal hasta la implementación de procesos de autorización acelerados y coordinados para centros logísticos prioritarios. Un tercer grupo, más escéptico, cuestiona la electrificación en su conjunto y apuesta por el hidrógeno o el diésel, argumentando la preocupación por la autonomía de los vehículos y los problemas aún no resueltos relacionados con las baterías. Varias respuestas retoman un tema planteado en un estudio anterior: los centros de datos ya están compitiendo —y ganando— por una capacidad de red eléctrica que es escasa. En general, la mayoría de los encuestados percibe este desafío como un problema que requiere actuar en múltiples frentes; no basta con una sola medida por sí sola.

 

«La infraestructura de la red eléctrica actual, con su capacidad presente, no está preparada para soportar un aumento en la demanda de energía. Gary, Indiana, lleva más de dos semanas sin suministro eléctrico debido a que los centros de datos están consumiendo la mayor parte —si no la totalidad— de la energía disponible en la red».

• «Se requiere un enfoque integral y multidimensional que combine el almacenamiento mediante baterías, sistemas de transmisión con medidas de mitigación de incendios y una regulación sensata. Ninguna medida por sí sola es suficiente».

• «Es necesaria una legislación gubernamental centrada específicamente en la eficiencia de la gestión de la carga y el acceso al suministro eléctrico. Actualmente, el mercado funciona sin control alguno, careciendo de supervisión o planificación a largo plazo».

 

 


viernes, 16 de octubre de 2026

Desarrollo y validación de procedimientos de homologación de emisiones para vehículos híbridos y eléctricos

 

Desarrollo y validación de procedimientos de homologación de emisiones para vehículos híbridos y eléctricos

 

Por: Anna Bonanomi  para   https://www.electricmotorengineering.com

 

La evolución de los sistemas de propulsión vehicular, pasando de los motores de combustión interna convencionales a los sistemas híbridos y eléctricos, ha incrementado significativamente la complejidad de los ensayos de emisiones y del cumplimiento normativo. En este trabajo se presenta el panorama actual de los procedimientos de homologación de emisiones para vehículos híbridos y eléctricos dentro del marco normativo europeo.

  


Introducción

Partiendo de los fundamentos de la combustión y la formación de contaminantes, el estudio destaca la transición hacia metodologías de ensayo más representativas, como el WLTP y las emisiones en conducción real (RDE), diseñadas para reflejar mejor las condiciones de conducción del mundo real. Se presta especial atención a los desafíos que plantean los vehículos electrificados, en los que las emisiones dependen no solo del funcionamiento instantáneo del motor, sino también de las estrategias de gestión de la energía y del estado de carga de la batería.

 

 Figura 1 – OVC-HEV, ensayo de Tipo 1 con agotamiento de carga (Normas de emisiones de vehículos Euro 7 de la Comisión Europea: Propuesta de nuevos límites de contaminantes para turismos, furgonetas, camiones y autobuses. 2022; consultado en 2025)

 

 Combustión y emisiones

El origen de las emisiones de los vehículos reside en el proceso de combustión, que sigue siendo el mecanismo predominante de conversión de energía en los sistemas de propulsión convencionales. En los motores de combustión interna, la energía química almacenada en los hidrocarburos se libera mediante la oxidación, generando calor y trabajo mecánico. Sin embargo, este proceso está intrínsecamente ligado a la formación de contaminantes, lo que convierte a la combustión tanto en un activo tecnológico como en un desafío medioambiental.

 El proceso de combustión requiere tres elementos principales: combustible, comburente e ignición. El combustible suele estar compuesto por átomos de carbono e hidrógeno, mientras que el aire atmosférico aporta el comburente, que contiene aproximadamente un 21 % de oxígeno. La ignición puede producirse mediante una chispa (motores de encendido provocado) o mediante compresión (motores de encendido por compresión).

 En condiciones ideales, la combustión completa produce dióxido de carbono (CO₂), vapor de agua (H₂O) y nitrógeno (N₂). No obstante, los motores reales funcionan en condiciones transitorias, con mezclas imperfectas, gradientes de temperatura y cargas dinámicas. Estas desviaciones dan lugar a una combustión incompleta y a la formación de emisiones nocivas, como monóxido de carbono (CO), hidrocarburos (HC) y óxidos de nitrógeno (NOx).

Un concepto clave para comprender las emisiones es la conservación de la masa. Los átomos que entran en el motor no desaparecen; se reorganizan para formar moléculas diferentes. Esto significa que las emisiones no se eliminan, sino que se transforman. La calidad de la combustión —y, por tanto, las emisiones— depende de múltiples parámetros, entre ellos:

 La relación aire-combustible;

La carga y el régimen del motor;

El avance del encendido;

La temperatura de combustión.

 Estos parámetros influyen directamente en los mecanismos de formación de contaminantes. Por ejemplo, las altas temperaturas favorecen la formación de NOx, mientras que las mezclas ricas aumentan las emisiones de CO y HC.

 La necesidad de controlar las emisiones, tanto para los organismos reguladores como para los fabricantes, ha impulsado el desarrollo de normativas cada vez más estrictas y el auge de los sistemas de propulsión híbridos y eléctricos.

 

Norma europea de emisiones de escape

El marco normativo europeo sobre emisiones es uno de los sistemas más estructurados y avanzados del mundo. Está diseñado no solo para limitar las emisiones contaminantes, sino también para estandarizar la forma en que se miden, garantizando la comparabilidad entre vehículos y fabricantes.

 La evolución desde la norma Euro 1 hasta la Euro 6 refleja un endurecimiento continuo de los límites de emisiones y un enfoque cada vez mayor en la relevancia para las condiciones reales de uso. Las primeras normas abordaban principalmente las emisiones de CO y HC, mientras que las regulaciones posteriores introdujeron límites para los NOx y las partículas, lo que influyó significativamente en el desarrollo de los motores diésel.

Se produjo un cambio fundamental con la introducción de la norma Euro 6, que no solo redujo los límites de emisiones, sino que también redefinió la metodología de ensayo. El objetivo ya no era únicamente cumplir con los requisitos de laboratorio, sino alinearse con las condiciones de conducción reales.

 La transición del Nuevo Ciclo de Conducción Europeo (NEDC) al Procedimiento Mundial Armonizado para Ensayos de Vehículos Ligeros (WLTP) marcó uno de los cambios más significativos en la normativa europea, ya que el WLTP se desarrolló utilizando datos de conducción real recopilados a nivel mundial, lo que lo hace mucho más representativo del uso real de los vehículos.

  El ciclo WLTP se estructura en cuatro fases:

baja velocidad (conducción urbana);

velocidad media (condiciones suburbanas);

alta velocidad (conducción en carreteras secundarias);

velocidad muy alta (conducción en autopista).

Cada una de ellas incorpora aceleraciones, desaceleraciones y paradas para reflejar mejor los patrones de conducción reales, introduciendo así una mayor variabilidad en la carga del motor y en las condiciones de funcionamiento, lo que da lugar a mediciones de emisiones más realistas. Además de los ensayos en laboratorio, la norma Euro 6 introdujo también el ensayo de emisiones en conducción real (RDE, por sus siglas en inglés), que consiste en medir las emisiones en vías públicas mediante equipos portátiles para garantizar que los vehículos cumplan los límites no solo en condiciones controladas, sino también en escenarios reales.

Asimismo, la aparición de vehículos híbridos y eléctricos exigió un cambio fundamental en la filosofía normativa, dado que estos vehículos operan en múltiples modos y sus emisiones dependen de factores como el uso de la batería, el comportamiento del conductor y las estrategias de control; en consecuencia, la normativa hace hincapié ahora en aspectos como el balance energético (estado de carga de la batería), las transiciones entre los modos eléctrico y de combustión, la repetibilidad de las condiciones de ensayo y unos criterios de finalización claramente definidos, garantizando así mediciones de emisiones coherentes y fiables, independientemente de cómo gestione el vehículo su energía.

 Normativa

El marco normativo que regula las pruebas de emisiones ha evolucionado progresivamente desde un conjunto de procedimientos de laboratorio relativamente sencillos hasta un sistema altamente complejo, diseñado para captar el comportamiento real de sistemas de propulsión cada vez más sofisticados. Esta evolución ha sido impulsada no solo por objetivos medioambientales más estrictos, sino también por la introducción de vehículos híbridos y eléctricos, cuya lógica de funcionamiento no puede describirse mediante una única condición de régimen estacionario.

 En los vehículos convencionales con motor de combustión interna (ICE), las emisiones están directamente vinculadas a la combustión del combustible. Por ello, los procedimientos normativos se centraban históricamente en ciclos de conducción reproducibles, realizados en condiciones de laboratorio controladas. Sin embargo, incluso en este escenario aparentemente sencillo, garantizar la reproducibilidad exige un control estricto de las condiciones de contorno, tales como la temperatura, el acondicionamiento del vehículo y la precisión en el seguimiento del perfil de conducción.

 Con los vehículos electrificados, la situación se vuelve considerablemente más compleja. Las emisiones ya no dependen únicamente del funcionamiento instantáneo del motor, sino también del historial de uso de energía del vehículo.

 En particular, el estado de carga (SOC) de la batería desempeña un papel fundamental, ya que determina si el vehículo opera en modo eléctrico, en modo híbrido o en un modo dominado por la combustión. Esto introduce una dimensión temporal en las pruebas de emisiones: el resultado depende no solo de lo que el vehículo está haciendo en ese momento, sino también de lo que ha hecho anteriormente.

 

 
Figura 3

 

Vehículos con motor de combustión interna (ICE)

Para los vehículos con motor de combustión interna (ICE), la lógica normativa se basa en el concepto de repetibilidad. El objetivo es garantizar que dos vehículos idénticos, sometidos a pruebas en laboratorios diferentes, arrojen resultados comparables. Para lograrlo, el procedimiento de ensayo comienza con una fase de preacondicionamiento, durante la cual el vehículo se estabiliza bajo condiciones ambientales controladas. Este paso es fundamental, ya que la temperatura del motor, la viscosidad del lubricante y la eficiencia de los sistemas de postratamiento dependen de la temperatura.

 Una vez estabilizado, el vehículo se somete al ciclo de conducción WLTP en un dinamómetro de chasis. El dinamómetro simula la carga de rodadura, permitiendo que el vehículo «circule» mientras permanece estático. El conductor debe seguir una curva de velocidad predefinida, y hasta las desviaciones más leves pueden invalidar la prueba. Por ello se emplean sistemas de asistencia a la conducción como AVL DriverAid: estos proporcionan información en tiempo real para asegurar que la velocidad del vehículo se ajuste con precisión al perfil prescrito.

El ciclo WLTP en sí no es una simple prueba de velocidad constante, sino una secuencia altamente dinámica de aceleraciones, deceleraciones y fases de régimen constante.

Esta variabilidad es crucial, ya que obliga al motor a operar en un amplio rango de condiciones, revelando un comportamiento de emisiones que no sería visible bajo un funcionamiento en régimen estacionario.

 Paralelamente a las pruebas de laboratorio, los procedimientos de emisiones en conducción real (RDE, por sus siglas en inglés) amplían la evaluación a condiciones del mundo real. En este caso, el vehículo circula por vías públicas mientras sistemas de medición portátiles registran las emisiones. Este enfoque dual —laboratorio y mundo real— garantiza que los vehículos no se optimicen únicamente para las condiciones de ensayo, sino que ofrezcan un rendimiento constante en el uso cotidiano.

 

Vehículos híbridos enchufables (OVC-HEV)

Los vehículos híbridos eléctricos enchufables (OVC-HEV, por sus siglas en inglés) plantean un paradigma fundamentalmente distinto. Estos vehículos pueden funcionar utilizando energía eléctrica almacenada en la batería, energía generada por el motor de combustión interna o una combinación de ambas. En consecuencia, sus emisiones no pueden caracterizarse mediante un único ciclo de pruebas.

 La solución normativa ante esta complejidad consiste en definir condiciones de funcionamiento diferenciadas, principalmente los modos de agotamiento de carga (CD) y de mantenimiento de carga (CS). Estos modos no son etiquetas arbitrarias, sino que reflejan el balance energético subyacente del vehículo. En las operaciones de agotamiento de carga (*charge-depleting*), el vehículo depende en gran medida de la batería y la energía eléctrica almacenada disminuye con el tiempo. Este modo refleja situaciones reales en las que un híbrido enchufable comienza con la batería totalmente cargada y pasa gradualmente a un funcionamiento híbrido. Desde el punto de vista de los ensayos, esto requiere la realización de ciclos de conducción repetidos. El vehículo recorre ciclos WLTP consecutivos y, tras cada ciclo, el sistema evalúa si se ha producido la transición al régimen de mantenimiento de carga (*charge-sustaining*); véase la figura 1.

 Esta transición no se define mediante un único parámetro, sino mediante un criterio de finalización que refleja la estabilización del balance energético. En la práctica, el ensayo continúa hasta que la batería deja de agotarse en promedio, lo que indica que el vehículo ha alcanzado un funcionamiento híbrido en estado cuasiestacionario. En ese momento, se identifica el ciclo en el que se produce la transición y se lleva a cabo un ciclo de confirmación adicional para garantizar la coherencia de los resultados.

Por el contrario, la condición de mantenimiento de carga representa un funcionamiento híbrido en estado estacionario, en el que la batería actúa como elemento de compensación (*buffer*) y no como fuente de energía principal.

 En este caso, la energía extraída de la batería durante la conducción se compensa aproximadamente con la energía recuperada mediante el frenado regenerativo o generada por el propio motor. Gracias a este equilibrio, basta con un único ciclo WLTP para caracterizar las emisiones.

Lo que hace especialmente interesante el ensayo de los vehículos OVC-HEV es la posibilidad de combinar estos modos en distintas secuencias. Por ejemplo, un ensayo puede comenzar en modo de agotamiento de carga y pasar posteriormente al modo de mantenimiento de carga, o viceversa. Estas combinaciones no son meras variaciones procedimentales; están diseñadas para reflejar diferentes patrones de uso en condiciones reales y garantizar que el vehículo funcione de manera coherente en todas las condiciones operativas.

 

NOVC-HEV

Los vehículos eléctricos híbridos no enchufables (NOVC-HEV) simplifican el problema al prescindir de la carga externa. En estos vehículos, la batería se carga siempre internamente, ya sea mediante el frenado regenerativo o a través del propio motor. Como resultado, el vehículo opera exclusivamente en régimen de mantenimiento de carga.

Desde una perspectiva normativa, esto significa que desaparece la complejidad asociada al funcionamiento en modo de agotamiento de carga. No es necesario realizar un seguimiento del agotamiento de la batería a lo largo de múltiples ciclos, ni se requiere un criterio de finalización. En su lugar, la prueba se centra en garantizar que el vehículo funcione en condiciones de equilibrio energético estable, lo cual puede lograrse tras un único ciclo de preacondicionamiento seguido de un ciclo de prueba WLTP. A pesar de esta simplificación, es importante señalar que el sistema híbrido sigue influyendo en las emisiones.

  

Procedimiento de ensayo

Si bien las definiciones normativas proporcionan el marco de referencia, la implementación real de los ensayos de emisiones se lleva a cabo en un entorno de software altamente estructurado. En este trabajo, los procedimientos se han implementado en la plataforma de automatización AVL i4Lx, la cual coordina todas las fases del ensayo, desde la inicialización hasta la adquisición de datos y el procesamiento de resultados (figura 3).

 El ensayo de vehículos híbridos y eléctricos requiere un enfoque multidisciplinario que integre sistemas mecánicos, eléctricos y de software. La complejidad surge de la necesidad de monitorizar tanto los flujos de energía provenientes del combustible como los de origen eléctrico.

 Una celda de ensayo típica incluye:

dinamómetro de chasis para la simulación de carga;

sistemas de refrigeración para la gestión térmica;

analizadores de gases para la medición de emisiones;

software de automatización para el control del ensayo.

 

Para los vehículos electrificados, se requieren componentes adicionales:

sistemas de monitorización de la batería (seguimiento del SOC);

analizadores de potencia (tensión, corriente, flujo de energía);

sistemas de seguridad de alta tensión;

lógica de control para el funcionamiento híbrido.

 

Vehículos con motor de combustión interna (ICE)

El proceso de ensayo para vehículos con motor de combustión interna comienza con la configuración del entorno de prueba. El operador selecciona los parámetros adecuados, incluidas las características del vehículo, las condiciones ambientales y el ciclo de conducción que se utilizará. Esta fase de configuración no es meramente administrativa; define las condiciones de contorno que garantizan la validez del ensayo.

 Una vez configurado el sistema, se carga el perfil de velocidad WLTP en el sistema AVL DriverAid. Este paso es crucial, ya que todo el ensayo depende de la capacidad del conductor para seguir el perfil de velocidad prescrito. La interfaz de AVL DriverAid proporciona información en tiempo real, mostrando tanto la velocidad objetivo como la velocidad real del vehículo, junto con la desviación admisible.

 Al comenzar el ensayo, el vehículo se opera sobre el dinamómetro de chasis y se registran continuamente todos los datos relevantes: emisiones, consumo de combustible y parámetros del motor. El software de automatización asegura la sincronización entre los diversos sistemas de medición, garantizando que todos los datos estén alineados temporalmente.

 

Vehículos OVC-HEV

En el caso de los vehículos híbridos enchufables (OVC-HEV), el procedimiento de ensayo se vuelve considerablemente más dinámico. El software no solo debe controlar la ejecución del ciclo de conducción, sino también monitorizar el estado interno del vehículo, particularmente el estado de carga (SOC) de la batería. En las pruebas de agotamiento de carga (*charge-depleting*), el procedimiento comienza con una fase de acondicionamiento previo, seguida de la ejecución del ciclo WLTP. Al finalizar cada ciclo, el software evalúa si se ha alcanzado la condición de finalización. De no ser así, el ciclo se repite automáticamente. Este bucle continúa hasta que el sistema detecta que el vehículo ha pasado a un modo de funcionamiento de mantenimiento de carga (*charge-sustaining*).

 Uno de los aspectos más delicados de este procedimiento es la gestión del evento de finalización. Cuando se alcanza dicha condición, la prueba debe concluirse de manera controlada. El vehículo no puede detenerse bruscamente; por el contrario, debe desacelerar suavemente hasta detenerse por completo dentro de un intervalo de tiempo definido. Este requisito garantiza tanto la seguridad como la coherencia entre las distintas pruebas.

 En las pruebas de mantenimiento de carga, el procedimiento es más sencillo. Tras el acondicionamiento previo, el vehículo realiza un único ciclo WLTP. Dado que el balance energético es estable, no es necesario repetir ciclos ni detectar condiciones de finalización.

Cuando se utilizan modos de prueba combinados, el software debe gestionar las transiciones entre fases. Esto incluye supervisar la finalización del acondicionamiento previo, identificar la etapa actual de la prueba y asegurar que cada fase se ejecute en la secuencia correcta. La complejidad de esta lógica pone de relieve la importancia de la automatización en las pruebas de emisiones modernas.

 

Vehículos NOVC-HEV

El procedimiento de prueba para los vehículos NOVC-HEV refleja su principio de funcionamiento más simple. Tras el acondicionamiento previo, el vehículo realiza un único ciclo WLTP en condiciones de mantenimiento de carga. La ausencia de carga externa y de funcionamiento con agotamiento de carga elimina la necesidad de repetir ciclos o aplicar una lógica de finalización.

No obstante, el software debe garantizar que el vehículo se inicialice correctamente y que todos los sistemas de medición estén sincronizados. Incluso en un escenario simplificado, la precisión sigue siendo fundamental.

 

Vehículos PEV (vehículos eléctricos)

En el caso de los vehículos PEV, el procedimiento de prueba se centra en la energía más que en las emisiones. En las pruebas consecutivas, el ciclo WLTP se repite hasta que se agota la batería. El software supervisa continuamente el rendimiento del vehículo y la prueba finaliza cuando se alcanza la condición de terminación.

 En las pruebas de ciclo reducido, el procedimiento adquiere una estructura más definida. El software alterna entre segmentos dinámicos y segmentos de velocidad constante, gestionando las transiciones y asegurando que el vehículo siga el perfil prescrito. La condición de finalización suele producirse durante el segundo segmento dinámico, marcando el fin de la prueba. Lo que distingue a las pruebas de vehículos eléctricos (PEV) es la necesidad de integrar mediciones eléctricas en la evaluación. El consumo de energía se calcula en función tanto de la energía consumida...

martes, 13 de octubre de 2026

Una mirada sobre los bobinados estatorico de motores de vehículos eléctricos

 

Una mirada sobre los bobinados estatorico de motores de vehículos eléctricos

En lo que respecta a los motores eléctricos, los devanados son fundamentales. Generan el campo magnético que impulsa la rotación, influyendo directamente en el par motor, la eficiencia y la capacidad de disipación de calor durante su funcionamiento.

Entre estos, los devanados del estator merecen especial atención. No solo transportan corriente, sino que también determinan el comportamiento del motor. Desde motores industriales de alta velocidad hasta accionamientos compactos para vehículos eléctricos, el método de bobinado que se elija puede marcar una gran diferencia en el rendimiento, el costo y la fiabilidad.

 Los devanados para motores eléctricos se pueden dividir en devanados concentrados y devanados distribuidos. En el caso del devanado distribuido, el bobinado se realiza siempre sobre al menos dos dientes del estator. En el caso del devanado concentrado, en cambio, solo se bobina un diente del estator. Ambos tipos de bobinado presentan diferentes ventajas y desventajas. La elección entre un devanado concentrado y uno distribuido depende de las dimensiones del motor y su aplicación. El número de unidades y el proceso de fabricación del motor también influyen en la selección del tipo de bobinado. Otras características importantes para el diseño del bobinado son el bobinado de ranura fraccionaria y el de ranura entera, así como el bobinado de una capa y el de doble capa.

Tipos principales de bobinados

Bobinado distribuido: Las bobinas se extienden sobre varias  ranuras entre dientes del estator. Este diseño produce un giro muy suave y reduce el ruido, lo que es ideal para vehículos eléctricos.

Con un bobinado concentrado, el estator siempre se enrolla exactamente sobre un diente, entre dos ranuras.

 Esto ofrece ventajas significativas en la fabricación del estator. Por ejemplo, los bobinados ya terminados se pueden simplemente colocar sobre el estator. Sin embargo, el diseño de los dientes del estator debe estar adaptado para ello. Una ventaja importante del bobinado concentrado es la mínima altura de bobinado en la parte superior e inferior del motor. En un bobinado distribuido, los devanados se superponen en la parte superior e inferior del motor eléctrico; esta área del motor se denomina cabezal de bobinado. Debido a esta superposición, el cabezal de bobinado es mayor en un bobinado distribuido que en un bobinado concentrado.

 Una ventaja muy importante de un bobinado distribuido para un motor eléctrico es que la fuerza contraelectromotriz resultante tiene una característica suave, mayormente sinusoidal. Esto significa que la proporción de armónicos es muy baja, al igual que las pérdidas en las láminas del estator y los devanados. Otra ventaja de los devanados distribuidos es su alta sincronización, lo que significa que la ondulación del par y, por lo tanto, el ruido del motor son muy bajos. Por esta razón, los motores eléctricos con devanados distribuidos se utilizan principalmente en husillos rotativos de máquinas herramienta, ya que de lo contrario las oscilaciones del par afectarían negativamente la calidad de la pieza mecanizada.

 Al utilizar un diseño clásico de motor eléctrico con bobinado concentrado, la fuerza contraelectromotriz es trapezoidal (se verá más adelante). Como resultado, se puede generar un par elevado con este tipo de bobinado, especialmente en el rango de bajas velocidades.

 

Sin embargo, esto no significa que también se obtenga una alta eficiencia. Esto se debe a que la principal desventaja del bobinado concentrado son los armónicos que se generan, los cuales pueden provocar grandes pérdidas, especialmente a altas velocidades. Estas pérdidas pueden producirse en los devanados de las laminaciones, así como en los imanes permanentes. Los devanados concentrados se utilizan principalmente en motores cortos y de gran diámetro. Un ejemplo de ello son los motores de buje de las bicicletas eléctricas sin engranajes. También se emplean en sistemas de accionamiento que requieren una alta dinámica y donde la eficiencia no es tan crítica. Otra desventaja de los devanados concentrados es una ondulación de par considerable. Esto puede compensarse, por ejemplo, desplazando los imanes del rotor entre sí o dándoles la forma adecuada.

 


Bobinado concentrado: Las bobinas se enrollan en un solo diente. Se destaca por ocupar poco espacio y tener un costo menor de fabricación. En un bobinado distribuido, siempre se bobinan al menos dos dientes del estator, como se muestra en la imagen de arriba. La cantidad de dientes bobinados se denomina paso de bobina  y también se pueden bobinar  más dientes de acuerdo al circuito.

 Para motores eléctricos muy cortos, se suele utilizar un bobinado concentrado en lugar de uno distribuido. Esto permite reducir las pérdidas óhmicas del cabezal de bobinado. Para motores eléctricos más largos, la influencia de las pérdidas del cabezal de bobinado no es tan grande en relación con las pérdidas totales.

 

 Bobinado distribuido  vs.  Bobinado concentrado

¿Cuál es la diferencia técnica entre un bobinado distribuido y uno concentrado? Analizaremos la tensión de la fuerza contraelectromotriz (FEM). Esta tensión se puede medir en los terminales de un motor eléctrico con imanes permanentes cuando el motor gira a una velocidad suficientemente alta, ya sea manualmente o con una máquina de carga.

 En el diagrama se observa que la tensión del motor eléctrico con bobinado distribuido tiene una forma sinusoidal. Por otro lado, la FEM del bobinado concentrado tiene forma trapezoidal. ¿Qué implica esto para el rendimiento del motor? Un motor con bobinado concentrado genera mayor par motor gracias a su FEM trapezoidal. Sin embargo, las pérdidas en el cobre y las laminaciones son mayores debido a la presencia de armónicos más numerosos y de mayor orden.

Un bobinado distribuido permite alcanzar una mayor eficiencia gracias a su FEM sinusoidal, lo cual es especialmente importante para los vehículos eléctricos. Sin embargo, esto no significa directamente que si un motor eléctrico tiene una fuerza contraelectromotriz (FEM) sinusoidal, dicho motor tenga una alta eficiencia. Incluso con bobinados concentrados, se puede lograr una FEM sinusoidal adaptando el diseño del rotor.

 

Bobinado tipo Hairpin (Horquilla): Utiliza barras de cobre gruesas con forma de horquilla en lugar de cables redondos tradicionales. Permite empaquetar más cobre en el espacio disponible y mejora la disipación del calor.

Los motores eléctricos de horquilla están ganando popularidad en los vehículos eléctricos y en aplicaciones de alta eficiencia.

 


  Su diseño de bobinado avanzado aumenta la potencia, reduce la pérdida de energía y permite motores más compactos y confiables, lo que los hace ideales para la próxima generación de máquinas eléctricas.

Principales beneficios de los motores de horquilla: Mejor factor de llenado de cobre para una mayor eficiencia, mayor par y densidad de potencia, resistencia reducida y pérdida de calor. Un montaje más preciso y fiable. Ideal para vehículos eléctricos y motores industriales de alto rendimiento.

 


Principales beneficios de los motores de horquilla: Mejor factor de llenado de cobre para una mayor eficiencia, mayor par y densidad de potencia, resistencia reducida y pérdida de calor, un montaje más preciso y fiable, ideal para vehículos eléctricos y motores industriales de alto rendimiento.

 

 Avances sobre hairpin (U-Pin):  I-Pin   y  Wave Winding

El bobinado en horquilla  en forma de I (I-Pin) y de onda (Wave Winding)  son tecnologías avanzadas de estator de alambre plano que se utilizan para construir motores industriales y de vehículos eléctricos compactos y de alta eficiencia.

 


 El bobinado en horquilla utiliza barras de cobre rectangulares preformadas en forma de U que se insertan en las ranuras del estator. Requiere soldadura en un solo lado del núcleo del estator, lo que lo convierte en el estándar de oro actual (que representa aproximadamente el 90% del mercado). Ofrece un equilibrio excepcional entre rigidez mecánica, preparación para la automatización y alta densidad de potencia.

 


 Bobinado de pines en I utiliza segmentos rectos e individuales de alambre de cobre plano rectangular en lugar de formas de U pre-dobladas. Los pines se empujan directamente a través de las ranuras del estator y requieren soldadura de doble cara en ambos extremos. Simplifica la preparación del alambre crudo, pero complica el ensamblaje con un engorroso proceso de soldadura de doble cara.

 Bobinado de onda (horquilla continua) Forma una rama de fase completa o capa de bobinado a partir de una sola pieza serpentina ininterrumpida de alambre plano.

Elimina la mayoría de las uniones tradicionales de soldadura y torsión, reduciendo las pérdidas eléctricas y mejorando la confiabilidad. Requiere un diseño de estator de ranura abierta para alimentar las ondas continuas radialmente.

 

Bobinados de una y doble capa:

Las versiones de una sola capa son simples y económicas, mientras que las de doble capa entregan mayor densidad de potencia y rendimiento superior.

Bobinado de una sola capa, ideal para motores pequeños, este método coloca un lado de la bobina por ranura, simple y rentable es ideal cuando la compactibilidad no es una preocupación.

 


Bobinado de doble capa, este método, que se encuentra en motores más grandes o más potentes, utiliza dos lados de bobina por ranura—uno encima del otro—para impulsar densidad de potencia y eficiencia. Son ideales para motores más grandes que necesitan mejor rendimiento, mayor densidad de potencia y más ramas paralelas.

 

  Estatores segmentados: Se refiere a cómo está construido físicamente el estátor del motor.  Un estator segmentado es un núcleo fijo de motor eléctrico formado por varias piezas independientes unidas entre sí, en lugar de ser un anillo metálico continuo.

En lugar de fabricar el estátor como un solo anillo completo de metal, el núcleo se divide en "segmentos" o dientes individuales que se bobinan por separado y luego se ensamblan como piezas de un rompecabezas.

Su función facilita enormemente la fabricación automatizada, permite aprovechar mejor el espacio de la ranura con cobre (mayor factor de llenado) y reduce costos de material.

 


Un estator segmentado utiliza múltiples segmentos de núcleo separados en lugar de una estructura de anillo continua. Debido a este diseño, los fabricantes pueden mejorar significativamente el acceso a las bobinas. Como resultado, aumenta la eficiencia de producción. Aplicaciones del estator de segmento: Los estatores de segmento se utilizan ampliamente en: motores de tracción para vehículos eléctricos, motores industriales de alta potencia, sistemas de automatización,  sistemas de accionamiento compactos.

 Los sistemas de bobinado en horquilla a menudo utilizan estructuras de estator segmentadas. Beneficios de los estatores de segmento: Inserción de bobinado más fácil, mejor  factor de llenado de ranuras, automatización mejorada,  mayor consistencia en la producción.  Mejor gestión térmica, como consecuencia los estatores de segmento se están volviendo cada vez más populares en la fabricación moderna de vehículos eléctricos.

 

Refrigeracion

La refrigeración del estator  del motor es uno de los desafíos más críticos en los vehículos eléctricos, ya que un exceso de calor reduce la eficiencia y puede destruir el aislamiento del motor. El diseño del bobinado determina por completo cómo y qué tan rápido se puede evacuar ese calor. Aquí se detallan las diferencias de refrigeración entre los tres diseños principales:

 


Métodos de enfriamiento según el diseño

Bobinado Hairpin: Se complementa de manera ideal con camisas de agua glicolada que envuelven el exterior del estator, o mediante el rociado directo de aceite en los extremos soldados. Su alta densidad de llenado evita que el calor se quede atrapado en el centro de la ranura.

 Bobinado Concentrado: Al dejar más espacio libre entre las bobinas de dientes adyacentes, permite introducir canales de ventilación forzada o inyectar aceite refrigerante directamente en las zonas críticas sin obstrucciones.

 Bobinado Distribuido: Suele requerir sistemas de enfriamiento por aceite inundado o chorros directos a alta presión sobre las voluminosas cabezas de bobina para compensar su baja conductividad térmica interna.

 

Algunos ejemplos que elige la industria del  vehículo eléctrico

En la industria actual de vehículos eléctricos, las marcas líderes han convergido de forma masiva hacia el bobinado tipo Hairpin (de hilo plano o de horquilla). Aunque tradicionalmente se utilizaba el hilo redondo distribuido por ser más económico de configurar en fábricas, la necesidad de maximizar la autonomía, la potencia y el espacio ha convertido al bobinado Hairpin en el estándar absoluto de la industria automotriz.

Así es exactamente cómo configuran sus estatores los gigantes del sector:

Porsche: Los pioneros del rendimiento

Tipo de bobinado: Hairpin  de alta precisión. Porsche fue una de las marcas precursoras en implementar esta tecnología a gran escala con el lanzamiento del Porsche Taycan.

Sus motores síncronos de imanes permanentes (PSM) necesitan entregar un par masivo de forma repetida sin perder potencia.

 Al cambiar el hilo redondo por barras rectangulares de cobre soldadas con láser, aumentó el factor de llenado de las ranuras del estator de un 45% tradicional a casi un 70%. Esto se traduce en una aceleración constante y una refrigeración líquida sumamente eficiente para evitar la degradación térmica.

 Tesla: La transición hacia la eficiencia masiva

Tipo de bobinado: Hairpin (Flat Wire, barras de cobre rectangulares y gruesas, con forma de horquilla en U) evolucionado. Durante años, Tesla utilizó bobinados distribuidos de hilo redondo (como en los primeros Model S y Model X).

Sin embargo, la marca reconfiguró por completo sus líneas de producción de motores (como la unidad motriz 3D6 de los Model 3 y Model Y) para adoptar bobinados Hairpin de conductor plano. Prioriza el costo de fabricación a escala mundial y la eficiencia energética.

 Las horquillas de cobre compactas les permitieron diseñar motores sustancialmente más pequeños y liviano con un régimen de giros muy alto (alcanzando las 19.000 rpm). Incluso optimizó el proceso eliminando la capa de barniz aislante en los extremos soldados para simplificar el ensamblaje y abaratar costos.

 

 BYD: Integración vertical y multicapa

Tipo de bobinado: Hairpin multicapa (I-Pin / Wave Winding).  Como el mayor fabricante mundial de vehículos enchufables, BYD aplica la tecnología de bobinado plano de horquilla tanto en sus modelos 100% eléctricos (como el Dolphin o el Seal) como en sus plataformas híbridas enchufables DM-i.

 Destaca por diseñar motores que buscan mantener una meseta de eficiencia muy alta (entre 85% y 90%) durante la conducción diaria en el tráfico real, en lugar de buscar solo picos de potencia máxima. El uso de estatores bobinados con barras planas les permite reducir drásticamente las pérdidas de cobre y calor, integrando el motor en conjuntos ultracompactos "8 en 1" donde el espacio es milimétrico.

 Ricardo Berizzo

Ingeniero Electricista                                                                    2026.-