Estaciones de carga con energía solar de vehículos eléctricos para ruta.

 

Estaciones de carga con energía solar de vehículos eléctricos para ruta.

 Como toda la infraestructura, la carga solar de vehículos eléctricos tiene limitaciones que requieren una planificación clara. El clima y las horas de luz del día definen la cantidad de energía que un sistema puede capturar. El norte de nuestro país disfruta de abundantes rendimientos y una menor eficiencia; las regiones del sur, por otro lado, disfrutan de una mejor eficiencia debido al efecto de enfriamiento, pero tienen menos horas de sol y dependen más de las baterías y el funcionamiento híbrido. La variación estacional significa que los meses de invierno pueden requerir una mayor importación de la red o un almacenamiento mayor. En el extremo sur, el rendimiento solar es casi inexistente, por lo que el apoyo de otras energías renovables a través de la red es una necesidad.

 El espacio y la ubicación también importan. Los sistemas de techo son adecuados para almacenes y parques comerciales, mientras que las estructuras de las cocheras son ideales para lotes públicos y áreas de servicio. El apantallamiento, el ángulo de inclinación y la arquitectura local influyen en la producción solar con la que el sitio genera.

Por último, los costos de capital siguen siendo de importantes. Los paneles, inversores y baterías requieren inversión, aunque la caída de los precios del hardware y los subsidios están reduciendo esa brecha cada año. El mantenimiento de rutina, principalmente la limpieza de paneles y la comprobación de funcionamiento de los inversores, agrega costos pequeños pero regulares al balance.

 

Recordamos los tres niveles de carga

La carga de vehículos eléctricos se clasifica en tres niveles principales, cada uno con diferentes propósitos y ofrece velocidades de carga distintas.

Carga de nivel 1 (carga lenta): utiliza una toma de corriente doméstica estándar: 220V, 16A. Funciona para híbridos enchufables con baterías más pequeñas.

Carga de nivel 2 (carga rápida): Los cargadores de nivel 2 utilizan potencia de CA de 220V, entregando 3,7 kW a 22 kW.

Carga de nivel 3 (rápida y ultrarrápida): También llamada carga rápida de corriente continua, estos cargadores entregan corriente directamente a la batería, que oscila entre 50 kW y 350 kW.

 

Recordamos los conectores de carga EV

Tipo 2 (Mennekes) – Carga de CA: el estándar europeo para la carga de nivel 1 y nivel 2. Todos los vehículos eléctricos modernos que se venden  incluyen un enchufe tipo 2.

CCS (sistema de carga combinada) – Carga rápida de corriente continua: CCS2 combina el tipo 2 con dos pines de CC adicionales para una carga rápida.

CHAdeMO: Estándar japonés utilizado por los modelos Nissan Leaf más antiguos. Con una carga de hasta 50 kW.

 

A tener en cuenta, la velocidades de carga

Las tasas de carga dependen de varios factores:

Tasa de aceptación del vehículo: la capacidad de carga máxima de su vehículo eléctrico limita la velocidad.

Estado de carga de la batería: los vehículos eléctricos se cargan más rápido entre el 10-80%. La carga se ralentiza significativamente por encima del 80% para proteger la salud de la batería.

Temperatura de la batería: La carga óptima se produce a 20-35 ° C. Las baterías en ambientes muy fríos o calientes se cargan más lentamente.

 

Ejemplos de tiempos estandar de carga:

Nissan Leaf (40 kWh): 30-60 minutos para 20-80%

Volkswagen ID.4 (77 kWh): 30-35 minutos para 20-80%

Tesla Model 3 Long Range (75 kWh): 20-25 minutos para 20-80%

 

  Cómo funcionan las estaciones de carga solar para vehículos eléctricos y su instalación

Comprender el funcionamiento de estas estaciones y los aspectos básicos de su instalación puede brindar información valiosa sobre el futuro del transporte limpio.

Cómo funcionan las estaciones de carga solar

El núcleo de las estaciones de carga solar es el sistema fotovoltaico, que capta la luz solar y la convierte en electricidad. Este sistema consta de varios componentes clave:

 1. Paneles solares: El componente más visible, los paneles solares, se instala normalmente en el techo de la estación de carga o en marquesinas solares adyacentes. Estos paneles están compuestos por numerosas células solares que convierten la luz solar en corriente continua.

2. Inversores: Dado que la mayoría de los vehículos eléctricos y los sistemas de red funcionan con corriente alterna, la electricidad de CC producida por los paneles solares debe convertirse en CA. Los inversores realizan esta conversión crucial, permitiendo que la electricidad se utilice para cargar vehículos eléctricos o se inyecte a la red eléctrica.

3. Almacenamiento de baterías: Las estaciones de carga solar incorporan sistemas de almacenamiento de baterías para guardar el exceso de energía generada durante las horas de máxima luz solar. Esta energía almacenada se puede utilizar para cargar  periodos de baja luz solar o alta demanda, garantizando un suministro eléctrico constante.

4. Equipo de carga: La estación está equipada con puntos de carga o conectores compatibles con diversos modelos de vehículos eléctricos. Las estaciones más avanzadas pueden ofrecer diferentes velocidades de carga, desde cargadores estándar de Nivel 1 hasta cargadores rápidos de CC de Nivel 3.

 

Beneficios de las estaciones de carga solar

Las estaciones de carga solar ofrecen numerosas ventajas, tanto para los usuarios como para el medio ambiente:

- Sostenibilidad: Al aprovechar la luz solar, estas estaciones reducen significativamente la huella de carbono asociada a la carga de vehículos.

- Independencia energética: La energía solar reduce la dependencia de las redes eléctricas tradicionales y los combustibles fósiles.

- Rentabilidad: Si bien el costo inicial de instalación puede ser elevado, las estaciones de carga solar pueden generar ahorros a largo plazo al eliminar los costos de electricidad y reducir los gastos de mantenimiento asociados con las estaciones de servicio convencionales.

- Eventual apoyo a la red: Al integrarse con sistemas de almacenamiento de energía en baterías, estas estaciones pueden ayudar a estabilizar la red eléctrica al proporcionar electricidad durante los períodos de máxima demanda.

-  Satisfacer una demanda de carga en zonas alejadas de la red eléctrica.

 

  Instalación de estaciones de carga solar

La instalación exitosa de una estación de carga solar implica varios pasos cruciales:

1. Evaluación del sitio: Este paso preliminar consiste en evaluar la ubicación para asegurar una exposición solar suficiente, la disponibilidad de espacio y la proximidad a la infraestructura eléctrica. Los ingenieros evalúan la integridad estructural de los soportes de los paneles solares y garantizan el cumplimiento de las regulaciones de zonificación locales.

2. Diseño del sistema: Con base en la evaluación del sitio, se crea un diseño personalizado. Esto incluye determinar la cantidad y el tipo de paneles solares, la capacidad de los sistemas de almacenamiento de energía en baterías y las especificaciones del equipo de carga.

3. Permisos y aprobaciones: Antes de comenzar la instalación, se deben obtener los permisos necesarios. Este proceso implica colaborar con las autoridades locales para garantizar que todas las obras de construcción e instalaciones eléctricas cumplan con las normas de seguridad y reglamentarias.

4. Instalación: Una vez obtenidas todas las aprobaciones, puede comenzar la instalación. Este proceso generalmente incluye el montaje de los paneles solares, la instalación de inversores y sistemas de baterías, y la configuración de la infraestructura de carga.

5. Pruebas y puesta en marcha: Tras la instalación, el sistema se somete a pruebas exhaustivas para garantizar su funcionamiento eficiente y seguro. Este paso incluye la verificación de la correcta conversión de la energía solar en electricidad y el funcionamiento óptimo del equipo de carga.

6. Mantenimiento y monitorización: El mantenimiento regular es fundamental para un rendimiento óptimo. Esto incluye la limpieza de los paneles solares, la revisión de las conexiones eléctricas y la monitorización de la producción de energía.

 

Análisis económico

Un estudio  de costo-beneficio proporciona cifras orientativas:

El costo nivelado de la energía solar es de 0.31 – 0.43 u$s/ kWh  frente a 0.07 – 0.09 u$s / kWh de la tarifa de la red minorista domiciliaria.

Inversión de capital: 45 % de matriz fotovoltaica, 30 % baterías, 15 % inversor y EVSE, 10 % de costos de la obra civil y otros gastos.

Período de amortización: 4-6 años para sitios de alta utilización (≥ 10 cargas/día), que se extiende a 7-9 años donde es  menor el  tráfico.

Incentivos: los subsidios de capital inicial (30-40%), la depreciación acelerada y los ingresos por medición neta (para unidades híbridas) pueden reducir la recuperación de los meses 18 a 24 meses.

 

Flujo de trabajo para el diseño e implementación

Encuesta del sitio. Evaluar los recursos solares, la huella disponible, el acceso a los vehículos, el riesgo de inundación.

Evaluación de la frecuencia de  carga. Pronostico de  sesiones diarias de carga, potencia máxima, factor de diversidad.

Dimensionamiento del sistema. Utilice herramientas de modelado de balance de energía; asegure un mínimo de dos autonomías de día nublado para las baterías.

Seleccione la pila de tecnología. Elija entre una sola fase / trifásica, CC rápido vs AC Nivel 2, litio-ion NMC vs LFP química de almacenamiento, cubierta integrada vs montaje en tierra.

Cumplimiento normativo. Permisos de energía renovable, aprobaciones de seguridad eléctrica y, cuando corresponda, registro de medición neta.

Obras civiles y eléctricas. Cimientos, conductos de zanja, cubierta erecta, módulos fotovoltaicos de montaje, comisión EMS.

Pruebas y puesta en marcha. Verificación de  la resistencia de aislamiento,  curvas

 I-V (corriente-Tensión) fundamental para el diagnóstico técnico, ya que deformidades en su caída  indican problemas como sombreado parcial, suciedad o degradación de paneles, sincronización con el cargador,  conectividad de monitoreo remoto, entre otros.

Operaciones y mantenimiento. Adoptar horarios de limpieza trimestrales, inspecciones termográficas anuales y paneles de rendimiento en tiempo real.

 

Desafíos y estrategias de mitigación

 

  Conclusión

Aprovechando las energías renovables in situ, el almacenamiento inteligente y un diseño centrado en el usuario, las partes interesadas pueden abrir nuevos mercados y garantizar una movilidad fiable y sostenible en cualquier lugar.

A medida que más comunidades adoptan las energías renovables, las estaciones de carga solar desempeñarán un papel fundamental en la reducción de las emisiones de carbono y en el impulso del futuro de la movilidad limpia.

 

Ricardo Berizzo

Ingeniero Electricista                                                                                    2026.-

 

 

 

 

 

La electricidad transforma la mecánica agrícola

 

La electricidad transforma la mecánica agrícola

En la electrificación de la maquinaria agrícola, el motor eléctrico representa mucho más que un simple componente: es donde convergen la eficiencia, el control, la fiabilidad y la capacidad de operar en condiciones ambientales extremas.  Las empresas con experiencia en motores eléctricos para automatización industrial y maquinaria móvil, han consolidado en los últimos años una gama diseñada para satisfacer las necesidades de la agricultura moderna, tanto para robots y vehículos guiados automáticamente (AGV) como para maquinaria remolcada e implementos de precisión.

 

Tecnologías en corriente alterna

La elección tecnológica es clara se utilizan  exclusivamente motores de CA.

Los motores síncronos de imanes permanentes, utilizados en las series más reconocidas de las empresas. Se trata de motores compactos de alta densidad de par, con tensiones de alimentación entre 48 y 400 Vcc, que cuentan con niveles de protección superiores a IP65-IP67 y prácticamente no requieren mantenimiento. Su precisión dinámica, combinada con la capacidad de operar en espacios extremadamente reducidos, los convierte en la opción ideal para robots agrícolas con ruedas y orugas, así como para implementos electrificados de nueva generación.

Además,  también utilizan motores asíncronos, más adecuados cuando se requiere un amplio rango de velocidad de funcionamiento. La elección entre una tecnología u otra se realiza siempre en colaboración con el fabricante, evaluando objetivos de eficiencia, dinámica, costo e integración mecánica.

 

Motores de reluctancia sin imanes

La evolución del mercado de tierras raras y las recientes restricciones a la exportación impuestas por China han acelerado la entrada de una tercera tecnología: los motores síncronos de reluctancia sin imanes. Estos motores ofrecen una mayor eficiencia que los asíncronos, sin alcanzar los niveles de los motores de imanes permanentes, y representan una alternativa estratégica para quienes desean evitar los riesgos de suministro asociados a los imanes de tierras raras.

 La aplicación de un motor eléctrico en la agricultura implica enfrentarse a condiciones extremas: agua, polvo, barro, pesticidas y cambios de temperatura. Por ello, los motores  para maquinaria agrícola alcanzan niveles de protección de hasta IP67, se someten a pruebas de laboratorio para garantizar su impermeabilidad y resistencia a la contaminación, y adoptan soluciones constructivas capaces de soportar la exposición continua a agentes químicos agresivos. Aquí radica la diferencia entre un motor diseñado para entornos industriales protegidos y uno diseñado para trabajar en viñedos, huertos o campos abiertos.

  

Compacto, silencioso y eficiente

La transición de los accionamientos hidráulicos a los eléctricos implica una serie de replanteamientos técnicos. Los motores eléctricos, con la misma potencia, tienen una menor densidad de par que los hidráulicos; por ello, es necesario aumentar las relaciones de reducción y optimizar el conjunto motor-reductor sin modificar las dimensiones generales de la máquina. Además se debe eliminar el ruido típico del motor diésel resalta el ruido de la transmisión, lo que  obliga a trabajar en la reducción del ruido de los engranajes. Por otro lado, las ventajas son evidentes: mayor eficiencia energética, ausencia de mantenimiento rutinario del motor, control preciso de la velocidad y el par, respuesta inmediata y la posibilidad de electrificar funciones que antes eran exclusivas de los sistemas hidráulicos. Para robots y AGV, que requieren continuidad operativa y precisión de movimiento, estas ventajas resultan cruciales.

 

 Electrificación de las herramientas operativas

La innovación más significativa, sin embargo, es la electrificación de los implementos, las herramientas operativas. Los pulverizadores, la maquinaria para viñedos, las herramientas de poda y las aplicaciones de precisión ahora pueden funcionar con motores PM compactos y específicos, desarrollados en los últimos años para acompañar el crecimiento de los pequeños tractores autónomos y eléctricos.

Aquí es donde la motorización eléctrica muestra todo su potencial: no solo mayor eficiencia y menor mantenimiento, sino también herramientas más livianas y con mejor respuesta que se integran perfectamente con los robots agrícolas, que funcionan gracias a un control preciso del par y la velocidad del motor.

 

Un motor, un sistema

El valor añadido  reside no solo en el motor, sino en su capacidad para proporcionar un sistema completo: motor, caja de cambios, inversor y control. La modularidad interna permite personalizar el diseño para cada fabricante de equipos originales (OEM) manteniendo la eficiencia de producción, mientras que la disponibilidad de tres tecnologías de motor garantiza una solución óptima para cada función agrícola electrificable. Ya sean robots autónomos, AGV programados para la logística agrícola o implementos especializados diseñados para trabajar entre hileras, por ejemplo.

 

AGV y robots: la diferencia

Especialmente en el sector agrícola, donde la automatización y la sustitución del trabajo manual se aceleran, es importante distinguir claramente entre robots y AGV, dos categorías a menudo confundidas pero profundamente diferentes.

Los AGV (Vehículos Guiados Automáticamente) son vehículos que se mueven automáticamente, pero siguiendo rutas predefinidas: líneas en el suelo, coordenadas memorizadas o trayectorias fijas. Son precisos, repetitivos y fiables en tareas monótonas, pero no “razonan” sobre el contexto. Los robots agrícolas, por el contrario, son máquinas autónomas e “inteligentes”, basadas en sensores avanzados, visión artificial y algoritmos de navegación que les permiten interpretar el entorno, elegir la mejor ruta, corregir trayectorias, evitar obstáculos y adaptarse a las condiciones cambiantes.

 

En resumen: el vehículo guiado automáticamente (AGV) ejecuta, el robot decide. Y para ambos, la nueva generación de motorización eléctrica se convierte en el factor fundamental de su evolución.

 

Ricardo Berizzo

Ingeniero Electricista                                                                    2026.-

Una mirada sobre los bobinados de horquilla en motores para vehículos eléctricos

 

Una mirada sobre los bobinados de horquilla en motores para vehículos eléctricos

 Los bobinados de horquilla (hairpin windings) son una innovadora tecnología de devanado para estatores que utiliza barras de cobre planas y sólidas en lugar del clásico alambre redondo. Ofrecen mayor densidad de potencia y eficiencia, siendo clave tanto en motores industriales trifásicos como en la tracción de vehículos eléctricos.

Por: Jeffrey Jenkins     para    https://chargedevs.com/

 El bobinado en horquilla, cuyo nombre resulta bastante sugerente, ha sido promocionado por diversos fabricantes de motores como el siguiente paso en la evolución de los motores de tracción para vehículos eléctricos durante, aproximadamente, 10 o 15 años. Sin embargo, el proceso tradicional de construcción de bobinados de estator a partir de hilos individuales de alambre sigue vigente y probablemente lo seguirá estando durante las próximas décadas, ya que el bobinado en horquilla es más una tecnología complementaria que una destinada a revolucionar la tradición. En la mayoría de las aplicaciones, la ventaja de una tecnología de bobinado sobre la otra podría ser mínima, especialmente si se consideran los costos de fabricación y operación a lo largo de su vida útil, pero esto no significa que no existan casos en los que una construcción resulte claramente superior a la otra.

 

El método tradicional de construcción de un bobinado de motor a partir de hilos individuales de alambre redondo (o, menos comúnmente, cuadrado) ofrece una gran flexibilidad en cuanto al calibre del alambre, el número de vueltas, el número de hilos en paralelo y la concentración o distribución de los bobinados.

 Además, cabe destacar sus más de 100 años de experiencia en fabricación, un factor que no debe subestimarse.

 El problema del llenado de la ranura

Una desventaja importante es la relación relativamente baja entre el área del conductor y el área de la ranura, o factor de llenado (normalmente del 55 %), especialmente cuando se necesitan muchas vueltas para alcanzar una tensión nominal determinada, o cuando se deben conectar muchos cables en paralelo para lograr una capacidad de corriente específica, ya que cada cable tiene un revestimiento aislante que ocupa una parte del área de la ranura.

  Este problema se puede mitigar utilizando un solo conductor —sobre todo si es cuadrado— que llene todo el ancho de la ranura, pero llegará un punto en que el cable será demasiado difícil de enrollar —incluso en bobinas preformadas para su posterior inserción en las ranuras del estator— sin riesgo de dañar el aislamiento, y/o será demasiado rígido para encajar correctamente dentro de la ranura.

 A frecuencias fundamentales bajas (es decir, RPM), un cable tan grande también comenzará a sufrir pérdidas excesivas por el efecto pelicular, fenómeno que provoca que la corriente alterna penetre menos profundamente en un conductor a medida que aumenta la frecuencia, incrementando así su resistencia efectiva.    Por ejemplo, la profundidad de penetración en el cobre a una frecuencia fundamental máxima razonable de 400 Hz (o 12 000 RPM para un motor de 4 polos) es de 3,3 mm, lo que da un diámetro de cable de 6,6 mm, aproximadamente equivalente al calibre #2 AWG. (Una fórmula sencilla para calcular la profundidad de penetración en mm para el cobre es 66 / (f^0,5)).

 Estoy casi seguro de que el cable redondo ni siquiera se fabrica en un calibre tan grande, pero incluso si se opta por cable cuadrado (que sí está disponible en calibres mayores), dudo que exista una bobinadora automática capaz de manejarlo.

 

Dejando todo eso de lado a modo de ejemplo, un cable de 6,6 mm de diámetro tiene una capacidad de corriente de 137 A a una densidad de corriente de 4 A/mm² (lo cual es ambicioso, pero no del todo descabellado), lo que resulta en una potencia máxima para un motor de CA trifásico de aproximadamente 95 kW, con una tensión de batería de 400 VCC.

Si se utiliza un cable cuadrado de 6,6 mm, la capacidad de corriente aumenta a 174 A — debido a que un cable redondo tiene el 78,5 % del área de cobre de uno cuadrado (π/4) —,  pero los ~121 kW resultantes siguen sin ser impresionantes.

Por lo tanto, el motor de tracción de vehículos eléctricos que utiliza bobinados de alambre inevitablemente necesita que estos bobinados tengan muchas vueltas de muchos cables en paralelo para alcanzar el punto óptimo de tensión de batería, corriente de fase y pérdidas totales, sin dejar de ser rentable de fabricar.

 El bobinado en horquilla evita algunos de los problemas que afectan a los bobinados de alambre (aunque introduce otros), ya que se compone de segmentos cortos de cobre con una forma que, precisamente, se asemeja a una horquilla. Estos segmentos se insertan directamente en las ranuras del estator y sus extremos se doblan para soldarlos entre sí y formar un bobinado completo. También es posible preformar bobinados de alambre en forma de bobina cuadrada que se puede presionar directamente en su respectivo par de ranuras, pero se requiere una mayor superficie de ranura para evitar daños en el aislamiento, lo que resulta en un factor de empaquetamiento aún peor.

 

En resumen, el hecho de que las horquillas estén hechas de un solo conductor robusto es una ventaja, no una desventaja, y también significa que se pueden dimensionar para que encajen con precisión en cada ranura del estator (o viceversa) para lograr un factor de empaquetamiento mucho mayor (normalmente del 70 %) sin un riesgo excesivo de dañar el aislamiento durante el proceso de inserción. El efecto piel sigue imponiendo un límite al grosor que puede tener cada horquilla, pero incluso es posible burlar este obstáculo, en cierta medida, haciendo que las horquillas tengan una sección transversal rectangular. Otra comprobación rápida de MWS muestra que pueden fabricar "alambres" magnéticos rectangulares de hasta ~10 mm de ancho, para una sección transversal total de 66 mm2, o casi el doble que la de un alambre redondo de 6,6 mm de diámetro.

 

Bobinados concentrados frente a bobinados distribuidos

Otra consideración importante es la cantidad de ondulación de par (es decir, vibración) que producirá una determinada configuración de bobinado. Las dos opciones son «concentrado» o «distribuido», que básicamente significan lo que su nombre indica. En una estructura de bobinado concentrado, hay una bobina por cada polo y por cada fase (por ejemplo, 6 bobinas en un motor trifásico de 2 polos), mientras que en una estructura de bobinado distribuido, cada polo se divide en varias bobinas que se superponen mediante una o más ranuras del estator.

 Los motores con bobinado concentrado pueden ser muy compactos para una potencia determinada y su fabricación es menos costosa, pero presentan una elevada ondulación de par y una forma de onda trapezoidal de la fuerza contraelectromotriz (FEM), lo que dificulta que el inversor controle con precisión las corrientes del estator y genera mayores pérdidas en todo el circuito inversor-motor debido al calentamiento armónico. Esta estructura nunca se utiliza en aplicaciones de tracción para vehículos eléctricos.

 Por el contrario, los motores con bobinado distribuido ofrecen una salida de par mucho más uniforme, una forma de onda sinusoidal de la FEM y una mejor distribución de las pérdidas (aunque a menudo con mayores pérdidas totales de cobre, simplemente porque hay más cobre). Dicho esto, es demasiado difícil doblar las robustas horquillas para adaptarlas a las curvas de radio reducido que requiere un bobinado concentrado, por lo que se opta por una estructura distribuida.

  La parte difícil: unir todas esas horquillas

Hasta ahora, la construcción con bobinado de horquillas parece una solución ideal, pero —y siempre hay un pero— apuesto a que algunos ya han detectado un inconveniente importante: la enorme dificultad de unir decenas —o incluso cientos— de horquillas individuales para crear cada bobina del motor. El primer paso habitual —que suele realizarse antes de insertar las horquillas en el estator— consiste en retirar el aislamiento de los extremos para poder unirlas a la siguiente en la cadena. Dependiendo del tipo de aislamiento, este se puede eliminar con calor, láser, un producto químico o un abrasivo. El desaislamiento térmico se suele realizar sumergiendo los extremos de las horquillas en un baño de metal fundido o sales, por lo que es posible procesar muchas horquillas a la vez.

 Dicho esto, siempre existe el riesgo de que el aislamiento cercano a los extremos desaislados se dañe por conducción de calor, por lo que hay que tenerlo en cuenta (o planificar el encapsulado de este extremo del bobinado posteriormente). El decapado con láser minimiza este problema y funciona con casi cualquier tipo de aislamiento (e incluso limpia el cobre subyacente), pero obviamente es más costoso tanto en inversión inicial como en gastos operativos continuos, y es uno de los métodos más lentos, ya que cada extremo del cable debe procesarse individualmente. Algunos tipos de aislamiento de cable magneto pueden decaparse químicamente, por lo que también pueden procesarse por lotes, como con el decapado térmico, pero con la advertencia similar de que se puede dañar el aislamiento cerca de los extremos decapados. Finalmente, el decapado con un abrasivo —normalmente una lijadora de banda— parece ser el más popular, ya que funciona con todo tipo de aislamiento de cable magneto, como el láser, pero la inversión inicial y los costos operativos son mucho menores. Si bien cada horquilla debe procesarse individualmente, el tiempo de ciclo es de apenas una fracción de segundo, por lo que es bastante rápido en general, y no existe riesgo de dañar el aislamiento más allá de los extremos decapados. Inserción, doblado y conexión de los pines

 Tras pelar los extremos, uno o más pines se insertan a presión en sus respectivas ranuras (aislantes) del estator (según el número de vueltas que requiera cada bobina). A continuación, se doblan los extremos pelados para que coincidan con el siguiente pin de la cadena. Este proceso es bastante sencillo siempre que la relación entre la sección transversal del pin y el ángulo de doblado sea la adecuada; aplicar demasiada fuerza supone un riesgo adicional de dañar el aislamiento.

 

 Insertar, doblar y conectar los pasadores

Una vez doblados los extremos al ángulo correcto, se unen física y eléctricamente mediante soldadura blanda, soldadura fuerte o soldadura por arco. La soldadura blanda produce una unión de resistencia relativamente baja y requiere la aplicación de un fundente que debe eliminarse posteriormente, por lo que no es la mejor opción. La soldadura fuerte es básicamente una versión más caliente de la soldadura blanda (también requiere fundente y material de aporte), pero produce una unión mucho más resistente (normalmente más resistente que el metal base). La soldadura es, con mucho, el método más popular, y el proceso más sencillo y que requiere menos inversión de capital es la soldadura por resistencia (también conocida como soldadura por puntos), en la que los dos extremos de la horquilla se presionan con considerable fuerza mediante electrodos que envían un enorme pulso de corriente a través de ellos, provocando su fusión.

El principal problema radica en que el cobre es un excelente conductor de calor y electricidad, por lo que se requiere una corriente muy alta para soldarlo por puntos, fácilmente del orden de kA o decenas de kA para una soldadura de este tamaño. Un método más práctico es la soldadura TIG (Tungsten Inert Gas) (o soldadura fuerte) solo en la parte superior de la junta. Este método se ha utilizado durante muchos años para ensamblar alternadores automotrices convencionales, demostrando ser muy fiable y rentable (aunque no necesariamente el más rápido).

 Finalmente, existe el método relativamente avanzado de soldadura láser (sin contar la soldadura por haz de electrones, que es realmente avanzada), el cual puede ser muy rápido, permite una fácil reposicionación para adaptarse a diferentes diseños y produce una junta de alta calidad con baja porosidad. Sin embargo, presenta un alto costo inicial y elevados costos operativos (principalmente debido a la baja eficiencia eléctrica de los láseres y a la reflectividad de los metales). Consulte el International Journal of the Society of Materials Engineering for Resources para obtener una excelente descripción general de la soldadura láser de horquillas.

 

 El último paso en el proceso convencional de ensamblaje de horquillas consiste en volver a aislar los extremos soldados y, opcionalmente, encapsularlos para asegurar que no se rompan a altas velocidades.

 El siguiente paso: bobinados continuos de horquillas.

Si esta descripción del proceso de fabricación del estator de horquillas aún le parece excesivamente compleja —incluso simplificada y condensada—, no se preocupe, no es el único. De ahí la intensa búsqueda de lo que se conoce como bobinado de horquilla ondulado o de formación continua (o de flujo). Dejando de lado la jerga técnica, la premisa básica es bastante fácil de entender: preformar una bobina completa (o incluso toda la estructura del bobinado) sobre un mandril cónico (una referencia lo denomina «espada», lo cual me pareció muy acertado).

 La forma cónica de la espada facilita la descarga de la bobina preformada sobre una cinta segmentada que fija cada horquilla a la distancia correcta mientras se enrolla en un cilindro sobre un eje con dedos debajo de cada horquilla que las empujan hacia afuera. El eje se inserta en el estator de manera que sus dedos queden alineados con las ranuras del estator, momento en el que los dedos se empujan hacia afuera para presionar las horquillas en las ranuras. En teoría, claro está; se trata de un proceso complejo, donde la clave está en los detalles, y todo el proceso de bobinado continuo de horquillas representa una ruptura radical con los métodos convencionales de fabricación de bobinados de horquillas, que a su vez representan una ruptura radical con la forma en que se fabrican los bobinados de alambre habitualmente.

 Si bien es discutible qué método de fabricación tiene el menor costo de capital total, parece que el proceso de bobinado continuo tiene una ventaja abrumadora en tiempo de ensamblaje y costo por unidad, por lo que probablemente sea el camino del futuro.