Motor Eléctrico

Venturi y su nuevo Fetish, un roadster eléctrico.

El objetivo de un motor  Eléctrico es transformar energía eléctrica en energía mecánica (movimiento)

INTRODUCCIÓN A LOS MOTORES ELECTRICOS

Principios básicos de los motores eléctricos

• Los imanes se atraen y repelen mutuamente. Los polos iguales se repelen y los polos opuestos se atraen.
• Una corriente eléctrica produce un campo magnético. La intensidad y dirección del campo magnético varía según la intensidad y dirección de la corriente eléctrica.
• El simple hecho de devanar un alambre que transporte una corriente eléctrica alrededor de una barra de hierro crea un imán que se puede activar o desactivar.

Además, la intensidad y dirección de los polos magnéticos se puede controlar fácilmente cambiando la intensidad y dirección de la corriente eléctrica.

Principios del magnetismo

El magnetismo es una fuerza de la naturaleza que atrae y repele. A diferencia de la gravedad, la cual sólo atrae y que afecta a todos los objetos, sólo algunos tipos de materiales se pueden imantar de modo que ejerzan fuerza magnética, y sólo ciertos materiales se ven afectados por esa fuerza, principalmente metales como el hiero y el níquel. Cuando un objeto se magnetiza y ejerce fuerza magnética, se denomina imán. Un imán tiene un polo magnético en cada extremo, denominados polo norte y polo sur respectivamente. Los polos iguales se repelen, y los polos contrarios se atraen.

Regla de la mano derecha:

Se colocan los dedos pulgar, índice y medio de la mano derecha formando un triedro.  Cuando los dedos índice y medio apunten en las direcciones de la intensidad y el campo magnético, respectivamente, el dedo pulgar nos señalará la dirección y sentido de la fuerza. En el centro de la espira la dirección del campo magnético es perpendicular al plano de ésta.

EXPLICACIÓN

Una espira rectangular que mida a  x  b, es un campo magnético uniforme. Al circular una corriente eléctrica, es sometida a las acciones del campo magnético. La dirección y el sentido de estas fuerzas, pueden saberse aplicando la regla de la mano derecha.

Las que actúan sobre los lados a y a son iguales y opuestas y, por tanto, se anulan los efectos. Pero las que actúan sobre los lados b y b', aunque son iguales, no neutralizan sus efectos, sino que son un par de fuerzas, por acción del cual la espira tiene un movimiento de rotación alrededor de su eje MM'.

Motor eléctrico.-

Se denomina así al motor capaz de transformar la energía eléctrica que recibe almacenada en una serie de baterías en energía mecánica capaz de mover las ruedas del automóvil. Básicamente constan de dos partes, una fija denominada estator, y otra móvil respecto a esta última denominada rotor. Ambas están realizadas en material ferromagnético, y disponen de una serie de ranuras en las que se alojan los hilos conductores de cobre que forman el devanado eléctrico. En todo motor eléctrico existen dos tipos de devanados: el inductor, que origina el campo magnético para inducir las tensiones correspondientes en el segundo devanado, que se denomina inducido, pues en él aparecen las corrientes eléctricas que producen el par de funcionamiento deseado.

CATEGORIAS MÁS COMUNES

1. Automóviles solares

2. Vehículos eléctricos ligeros (LEV)

3. Vehículos eléctricos con carrocería convencional

1. - Automóviles solares

Son los vehículos provistos de celdas solares y una pequeña batería. Estos vehículos no han probado ser todavía realmente prácticos, en virtud de que requieren una gran cantidad de área para las celdas solares (8 a 10m2).

2. - Vehículos Eléctricos Ligeros (LEV)

Son generalmente vehículos pequeños de 2 plazas, hechos de fibra de vidrio, termoplásticos o materiales compuestos de más o menos 2.5 m de longitud y con peso de 290 - 600 kg. Tienen una demanda de energía entre 9 y 20 kwh/100 km. Desarrollan una velocidad máxima de 50 a 90 km/h, y tienen un alcance entre 30 y 90 km dependiendo de la forma de manejo. Generalmente son alimentados con baterías de plomo-ácido. Se han vendido en Austria, Dinamarca, Alemania y Suiza, Estados Unidos y en México.

3. - Vehículos eléctricos con carrocería convencional

Los diseñados desde su origen como VE, tienen la gran ventaja de que los diferentes elementos son diseñados para ser utilizados en un VE, los neumáticos los materiales de la carrocería y el chasis, por esta razón son más eficientes y tienen mayor autonomía.

Los automóviles eléctricos (baterías o Electric Cars) utilizan la energía eléctrica para el movimiento en lugar de depender de la energía generada por la quema de combustible. Las baterías son la principal fuente de energía, y se utilizan para motores eléctricos de potencia con el fin de producir un eje de circulación. 

Interior de un coche eléctrico

El corazón de un coche eléctrico es la combinación de:

• El motor eléctrico.
• El controlador del motor.
• Las baterías.

El controlador coge energía de las baterías y se lo entrega al motor. El acelerador va conectado a un par de potenciómetros (resistencias variables), y estos potenciómetros proveen de la señal que le dice al controlador cuanta energía se supone que tiene que entregar potencia,  controlando la velocidad.

La  potencia se mide en términos de kilovatios-hora (kWh).

El Motor Eléctrico.-

Controlador del Motor.-

Las Baterías.-

Cargador del Coche Eléctrico.-

Eficiencia de  los Motores Eléctricos

En el motor de combustión, sólo del 18 al 25 % de la energía del combustible es utilizada para mover el vehículo, el resto sirve para accionar el motor. En el vehículo eléctrico del 46 al 60 % de la energía liberada por las baterías sirve para mover el vehículo, lo que indica una mayor eficiencia respecto al vehículo convencional con motor de explosión.

En un vehículo eléctrico puede haber un solo motor de tracción o varios, adosados a las ruedas.

VENTAJAS

Algunas ventajas de los vehículos eléctricos son:

1. Utilizan una energía alternativa

2. Son más eficientes que los motores de combustión interna

3. No producen emisiones contaminantes en el lugar de operación

4. Tienen costos de mantenimiento menores

5. Son más confiables que los motores de combustión interna

6. Son más fáciles de manejar

7. Tienen menos sistemas que los de combustión interna

DESVENTAJAS

1. El costo inicial es alto comparado con los de combustión interna

2. El costo de las baterías es alto

3. Generalmente son de baja autonomía

4. Son lentos con respecto a los de combustión interna

5. Es una tecnología poco conocida por la mayoría de las personas

6. Se requieren instalaciones para la recarga de baterías

7. Reducida autonomía

8. Mala relación peso del combustible con el peso del vehículo

Anteriormente mencionamos que los vehículos eléctricos obtienen su capacidad de movimiento por la energía eléctrica liberada por unas baterías pero también se puede obtener energía eléctrica  por una célula de combustible de hidrógeno.

CELDAS DE COMBUSTIBLE

DEFINICIÓN Y PRINCIPIO DE OPERACIÓN

Una celda de combustible (fuel cell) es un dispositivo electroquímico que genera electricidad y calor combinando hidrógeno y oxígeno sin ninguna combustión.

Las celdas de combustible son similares, en funcionamiento, a las Baterías que producen corriente directa (CD). Pero a diferencia de éstas una celda de combustible no se agota ni se recarga.

Las celdas de combustible están compuestas por dos electrodos, un ánodo y un cátodo, separados por un electrólito. Como en las baterías, las celdas de combustible se agrupan en pilas para obtener un voltaje aceptable así como cierta potencia de salida.

En una celda de combustible típica, un combustible en estado gaseoso (Hidrógeno), es continuamente suministrado al compartimento del ánodo (-). Por otro lado se suministra continuamente un oxidante (Aire) en el compartimento del cátodo (+). La reacción electroquímica se produce en los electrodos donde se da origen a una corriente eléctrica.

Lo anterior se puede representar con la siguiente ecuación química:

Sin ser baterías, como parece, las celdas de combustible no liberan Energía almacenada, esto debido a que la energía eléctrica que se produce por la reacción electroquímica entre el Hidrógeno y el Oxígeno, se tiene que consumir en ese preciso instante.

AUTOMÓVIL ELÉCTRICO QUE AUTO GENERA ELECTRICIDAD

DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO

La batería, previamente recargada por una fuente externa (como el tomacorriente), envía la electricidad que el motor requiere para impulsar el automóvil o para lo que se denomina aceleración. La aceleración del automóvil hará que al girar los generadores de las ruedas, estos produzcan electricidad, la cual es almacenada en la batería, electricidad que a su vez se vuelve a enviar al motor para que este acelere o impulse el automóvil, repitiéndose el ciclo indefinidas veces.

AUTOGENERACIÓN

Tengamos en cuenta que un automóvil requiere una mayor cantidad de electricidad o energía al momento de acelerarlo, pero, al lograr una alta velocidad sucede todo lo contrario, por que serán el mismo peso y velocidad de desplazamiento o inercia del automóvil lo que realmente impulse o mueva al vehiculo, por lo que solo se requiere la mínima cantidad de electricidad para seguir impulsándolo, cuando se esta a una alta velocidad.

Mientras más rápido vaya el automóvil por la aceleración del motor eléctrico, los 4 generadores de las ruedas producirán mayor cantidad de electricidad ya que giran a la misma revolución que el motor, produciendo (en teoría) 03 veces mas electricidad de la que consume el motor. Imaginemos esto aplicado en las ruedas de un automóvil de Formula Uno, que pueden llegar a la sorprendente velocidad de 350 kilómetros por hora.

CONCLUSIONES

No será una tarea fácil ir apartando a los conductores de hoy en día de su dependencia del petróleo. La gasolina es el combustible nº 1 en todo el mundo. Pero las emisiones de la gasolina provocan el efecto invernadero y amenazan la atmósfera, mientras que otros combustibles alternativos como el gas natural o la electricidad ofrecen energía más limpias y son mucho más abundantes por todo el mundo.

Acompañando al desafío del desarrollo de combustibles alternativos está el cambio de la gran infraestructura de abastecimiento de esa fuente de energía. Crear estaciones de servicio en las intersecciones de pueblos grandes y pequeños. Crear una red de puestos de venta con surtidores para electricidad, células de combustible o gas natural será un trabajo extenso.

Bibliografía

http://www.erenovable.com/

http://www.daimlerchrysler.de/index_e.htm/

http://www.cfcl.com.au/

htp://www.km77.com