Danfoss y el futuro de la energía de las máquinas eléctricas

Stand de Danfoss en Agritechnica 2025 (Foto: Danfoss)

A medida que las soluciones electrificadas constituyen una parte cada vez mayor del mercado energético, la capacidad de personalizar esos productos se vuelve aún más crítica.

Danfoss Power Solutions presentó una gama de componentes y sistemas en Agritechnica, la mayor feria mundial de equipos agrícolas y soluciones energéticas relacionadas, del año pasado. Los nuevos lanzamientos destacaron la amplia gama de capacidades que ofrece la empresa danesa, incluyendo hidráulica, electrohidráulica, electrificación, digitalización, autonomía y software relacionado.

“Junto con nuestros clientes, ofrecemos un rendimiento inigualable en las máquinas de hoy y marcamos la pauta para las máquinas del futuro. No solo impulsamos la agricultura; también diseñamos un futuro mejor”, afirmó Steen Rohleder, vicepresidente de Ventas para EMEA de Danfoss Power Solutions.

Entre los nuevos lanzamientos se encuentra el motor eléctrico de bajo voltaje Editron EM-PMI-180. Este motor síncrono de imanes permanentes asistidos por reluctancia (SRPM) de 48 V está diseñado para accionar una bomba hidráulica de engranajes en maquinaria eléctrica compacta, como plataformas elevadoras, plataformas de tijera, cargadoras y excavadoras compactas.

Motor eléctrico de bajo voltaje Editron EM-PMI-180 de 48 V en Agritechnica 2025 (Foto: Danfoss)

En comparación con los motores ACIM, la tecnología SRPM ofrece mayor par y potencia en un diseño más compacto. Parte de la reducción de tamaño se debe al uso de bobinados de horquilla en el nuevo motor, que reducen el espacio entre cada envoltura del estator, creando un producto final más pequeño, pero con alta densidad de potencia. Esto es ideal para máquinas donde el espacio a bordo puede ser difícil de encontrar.

Camino de adopción

Para obtener una idea de la dirección más amplia que está tomando Danfoss en términos de desarrollo de productos, Power Progress International habló con Jeff Herrin, vicepresidente sénior de Innovación y Desarrollo, durante su visita a Agritechnica 2025.

Con el lanzamiento del motor Editron antes mencionado y la adopción más amplia de soluciones eléctricas no solo destinadas a ayudar, sino en algunos casos reemplazar, la energía hidráulica, se le pidió a Herrin que comentara si este era el final de las soluciones hidráulicas en aplicaciones de máquinas.

Si hubieras visitado dos o tres Agritechnicas atrás, la electrificación era la novedad. Y causó un gran revuelo. Las empresas que presentaron su primera solución de motor eléctrico o inversor la querían en la primera fila del stand para demostrar que estaban en el mercado.

Eso fue hace cinco años. Lo que veo aquí es que la electrificación se está generalizando. Muchas empresas ahora tienen máquinas híbridas o totalmente eléctricas, así que no creo que haya ninguna duda de que la electrificación está en vías de adopción en los equipos móviles. Eso ya no es noticia. Lo más interesante es preguntarse a qué velocidad avanza ese camino, en términos de desarrollo de máquinas e interés de los clientes.

Herrin continúa observando que el número de máquinas vendidas, que son modelos totalmente eléctricos, está muy por debajo de las previsiones realizadas hace tan solo tres o cuatro años. Esto, afirma, se debe en gran medida a que la rentabilidad general de las máquinas electrificadas no ha evolucionado hasta el punto de generalizarse: el retorno de la inversión (ROI) de las máquinas eléctricas frente a las hidráulicas, en términos de precio, coste de operación y coste total de propiedad, ha mejorado, pero aún no está al nivel de las alternativas básicas.

Jeff Herrin, Soluciones de energía de Danfoss

“Es como la gallina y el huevo”, dice. “Cuando aumente el volumen de producción, los precios de las máquinas bajarán y se volverán más atractivas. Pero hasta que aumente ese volumen, las máquinas eléctricas seguirán siendo considerablemente más caras que sus equivalentes diésel/hidráulicos”.

Propuesta de valor

Herrin afirma que la razón por la que los fabricantes de equipos originales (OEM) han optado por introducir primero máquinas que consumen hasta unos 100 kW se debe a la fácil disponibilidad de tecnología desarrollada para carretillas elevadoras eléctricas. Afirma que esta tecnología de bajo voltaje ha impulsado el desarrollo de nuevas máquinas que utilizan energía eléctrica.

Lo que estamos viendo ahora es la reutilización de tecnología eléctrica probada en otras aplicaciones con una propuesta de valor. Muchas de las adquisiciones recientes de Danfoss se han realizado en el sector eléctrico de alta tensión. Si bien existen requisitos de seguridad incrementales a medida que aumentan los niveles de tensión, esto permite centrarse en máquinas de mayor potencia que entregan alrededor de 300 kW utilizando sistemas de 500 u 800 V.

Herrin cree que existen algunas aplicaciones tradicionalmente hidráulicas donde la electrificación ha tomado o tomará el relevo. Sin embargo, este comentario va seguido de la observación de que, al otro lado de los pasillos de Agritechnica, sería difícil encontrar una máquina sin sistema hidráulico.

Dicho esto, habrá soluciones eléctricas que irán mejorando en diversas aplicaciones, ya sea el sistema de propulsión o la toma de fuerza. Luego, por supuesto, están las soluciones híbridas, donde los motores eléctricos y las bombas hidráulicas de accionamiento funcionan conjuntamente.

“El reto más difícil de la electrificación”, afirma Herrin, “es la actuación lineal de alta potencia. El cilindro hidráulico tiene una larga vida útil por delante. Es impresionante lo que estos componentes de alta potencia pueden lograr, y además son rentables”.

Al preguntar si es inevitable que las soluciones eléctricas sustituyan a las hidráulicas, hay una pausa antes de la respuesta. "A largo plazo, se podría argumentar que sí. Especialmente en las aplicaciones rotativas, las transmisiones por rueda, etc. Pero deben ocurrir dos cosas: el precio [de las soluciones eléctricas] debe bajar considerablemente y la densidad de potencia de los motores eléctricos debe aumentar; en muchos casos, los motores simplemente no caben en los equipos móviles".

Señala que la hidráulica es una de las tecnologías con mayor densidad de potencia que se pueden encontrar, incluso en comparación con los motores eléctricos. Y luego está el problema del escalado;

Herrin: “Se pueden escalar los motores eléctricos para obtener más potencia, y esto suele basarse en la velocidad de funcionamiento, pero una vez alcanzada la velocidad máxima, no se escalan bien. Los motores crecen muchísimo, muy rápido. Por lo tanto, las aplicaciones rotativas siguen siendo el lugar ideal para los motores eléctricos, ya que se evitan las complejas conversiones lineales, que son complicadas. Pero su adopción aumentará a medida que se reduzcan los precios y el tamaño de los paquetes”.

Nueva tecnología de motores

Por supuesto, esto se relaciona perfectamente con el motor de bajo voltaje Editron EM-PMI-180 de 48 V, cuyo tamaño se ha reducido sin pérdida de potencia de salida.

Esto se ha logrado modificando el cable de cobre que rodea cientos de vueltas al estator. Mientras que antes el cable utilizado para envolver el estator tenía una sección transversal redondeada, el nuevo modelo utiliza un cable plano con bordes rectos. Esto reduce el espacio entre cada vuelta del cable, lo que permite reducir el tamaño total del estator y del motor.

Centro de Desarrollo de Aplicaciones (ADC) de Danfoss en Nordborg, Dinamarca (Foto: Danfoss)

“La forma del alambre es fundamental para la reducción de tamaño de nuestro último motor; la llamamos tecnología de horquilla”, afirma Herrin. “También se ha optimizado el tamaño de los imanes, de modo que la tecnología de diseño y producción permite obtener un motor eléctrico con mayor densidad de potencia”.

Herrin cree que este tipo de avance permitirá, en las próximas generaciones de productos, que la energía eléctrica rotativa se convierta en una tecnología predominante en las aplicaciones móviles. Sin embargo, añade, la innovación sigue siendo necesaria en cuanto a costes y a una mayor reducción del tamaño del paquete.

La energía eléctrica siempre ha sido predominante en entornos industriales porque no había limitaciones de espacio. No importaba el tamaño del motor: bastaba con integrar la unidad de potencia y colocarla sobre una plataforma. En el sector móvil no es así; cada centímetro cuadrado es valioso a bordo de una máquina, afirma.

La tecnología impulsa los cambios

Herrin fue nombrado para su puesto actual en Danfoss Power Solutions en 2021, pero lleva más de 25 años trabajando en el desarrollo de nuevas tecnologías. Al preguntársele qué ha cambiado en el área de I+D debido al desarrollo del mercado energético, afirmó que uno de los mayores retos ha sido incorporar nuevos talentos con las habilidades necesarias para impulsar la evolución continua de los productos.

Se necesitan ingenieros diferentes para producir tecnologías, y al entrar en el ámbito de la electrificación, mis equipos de ingeniería de diseño necesitaban incorporar nuevas competencias para materializar ideas. No podíamos simplemente asignar ingenieros mecánicos para realizar diseños de bobinados en motores eléctricos.

Herrin afirma que otra área de cambio ha sido el desarrollo de software, que ha seguido creciendo como requisito para el desarrollo de nuevos productos. "Cuando empecé, el desarrollo de software representaba aproximadamente el 10 % de nuestra fuerza laboral de ingeniería. Diría que ahora es alrededor del 30 %, y sigue creciendo".

Lo que no ha cambiado es el conjunto de aplicaciones que Danfoss respalda con sus productos. Si bien ese enfoque en las aplicaciones se mantiene constante, Herrin afirma que la transición de la mecánica y la hidráulica como principales mecanismos de control de las máquinas a la electrónica y el software que realizan estas funciones ha sido un factor clave en toda la empresa.

Antes vendíamos muchas bombas hidráulicas que accionaban máquinas mediante una conexión física y mecánica. Ahora, casi el 100 % de las soluciones que desarrollamos se controlan mediante software, con una interfaz para controlar ese sistema. Donde todavía hay elementos mecánicos, incluso estos incorporan electrónica para optimizar el control local. Esta es una transformación que ha tenido lugar durante más de 25 años. Ahora no estoy seguro de que la gente quiera comprar una bomba sin una interfaz controlada por software.

El cambio hacia el desarrollo de productos basado en software ha abierto otros desafíos, entre ellos la ciberseguridad y la seguridad funcional, cada uno de los cuales requiere su propia solución como parte del proceso de I+D.

Soluciones personalizadas

Ejemplo de solución de suministro de energía en el stand de Danfoss en Agritechnica 2025 (Foto: Danfoss)

Muchos de los productos listos para usar que fabrica Danfoss están concebidos como plataformas para obtener ventajas de escala. Cuando una aplicación requiere mayor personalización, ya sea en funcionalidad, control, etc., esta plataforma sirve de base para cualquier desarrollo posterior.

Incluso esto ha cambiado con los años, según Herrin. Si bien las plataformas de Danfoss solían ser específicas para cada región, los últimos desarrollos adoptan una perspectiva global debido a la prevalencia de ciertas características tecnológicas y a las operaciones mundiales de los fabricantes de equipos originales (OEM) de maquinaria.

Al preguntársele si los fabricantes de equipos originales (OEM) de diversas regiones estaban colaborando y diseñando nuevas máquinas para usar estas plataformas, Herrin respondió: «Nuestros clientes siempre buscan la solución perfecta. Si pueden usar nuestros productos de plataforma listos para usar, obtendrán una comercialización más rápida y un mejor precio gracias a nuestra escalabilidad en ese producto. Sin embargo, a menudo vemos competidores dentro de una región que ofrecen productos a la medida de una aplicación específica. Por eso es importante que nuestras plataformas sean competitivas a nivel local».

Sin embargo, esa competencia no inmuta a Herrin: "¿Estamos preocupados? No, yo diría que tampoco podemos ignorarla. Tenemos que adaptarnos, a veces personalizando la plataforma para el mercado local, lo que a veces se convierte en un producto estándar en esa región".