La evolución de los sistemas de propulsión todoterreno

Jeroen Decleer, vicepresidente sénior de sistemas de movimiento y conducción fuera de carretera en Dana Inc., dijo que el mercado fuera de carretera ha cambiado mucho y que ha habido un gran impulso para pasar a vehículos eléctricos.

Jeroen Decleer, vicepresidente sénior de sistemas de movimiento y conducción todoterreno, Dana

Ahora bien, esto no es nada realmente inesperado y es una tendencia que todos los fabricantes de equipos originales (OEM) y de componentes del sector todoterreno están experimentando. Sin embargo, es importante destacar cómo este cambio de escenario ha afectado a los fabricantes de componentes tradicionales de transmisión, como Dana, que se han transformado en proveedores integrales de sistemas para todo el sistema de propulsión, incluyendo los componentes que impulsan y operan las máquinas.

Decleer confirmó que la tendencia hacia la electrificación es sin duda una prioridad para su empresa, pero no la única. «Siempre nos hemos centrado en nuestros productos de transmisión tradicionales, y siguen siendo parte activa de nuestra estrategia, considerando que muchos vehículos seguirán utilizando fuentes de energía convencionales durante bastante tiempo», afirmó.

Adiciones a la cartera

Al ser preguntado sobre el cambio de perspectiva de los fabricantes de componentes y cómo la empresa se ha adaptado para convertirse en proveedor de sistemas de propulsión completos, Decleer afirmó que Dana ha trabajado para integrar más elementos en su cartera de productos para alcanzar el éxito en ciertos mercados objetivo. Esto también se ha logrado mediante adquisiciones como la de TM4, especialista canadiense en accionamientos eléctricos; Nordresa, especialista en ingeniería de integración y aplicaciones; y SME Group, fabricante de motores síncronos de reluctancia e inversores.

La empresa ha incorporado nuevos productos y competencias, entre ellos motores eléctricos, inversores, software de control, sistemas de gestión de baterías (en colaboración con proveedores de baterías) y tecnología térmica. Esta tecnología térmica proviene del grupo Power Technology de Dana, que incluye placas de refrigeración de baterías y placas bipolares para electrolizadores utilizados en pilas de combustible de vehículos comerciales, en el marco de un acuerdo con Robert Bosch GmbH.

Sin embargo, no se trata solo de productos. De hecho, Decleer describió cómo la división de Sistemas de Propulsión y Movimiento Off-Highway puede aprovechar años de competencias y experiencia de la división de Vehículos Comerciales de la compañía, que opera en un mercado donde la electrificación y otros sistemas de propulsión alternativos están muy adelantados en su desarrollo y adopción.

La transmisión electrificada de Dana para maquinaria de construcción compacta ganó el premio Diesel Progress Summit 2023 a la Nueva Tecnología de Energía del Año. (Foto: Dana)

Las nuevas tendencias no se limitan a los sistemas de propulsión de las máquinas. «Debemos recordar que cualquier máquina todoterreno tiene un componente de trabajo, generalmente con uno o más implementos para realizar el trabajo», afirmó Decleer. «Por lo tanto, es fundamental gestionar el flujo de energía a través de la transmisión de la máquina para optimizar la potencia de los implementos. En este sentido, el conocimiento de la aplicación es fundamental para diseñar un sistema que vaya más allá de la simple transmisión».

Centrarse en la aplicación

Según Decleer, Dana también está creciendo en cuanto a enfoque de aplicaciones, con soluciones específicas para ofrecer el mejor sistema de propulsión para cada segmento. Algunas de estas aplicaciones ya son un hecho para Dana, que lleva muchos años ofreciendo soluciones para, por ejemplo, agricultura, minería, manipulación de materiales y equipos de construcción como miniexcavadoras y cargadoras compactas de ruedas.

Dana también se centra en equipos para césped, un mercado que había abandonado hace unos años, y en máquinas ligeras de manipulación de materiales del tipo que se ve en logística, como carretillas elevadoras, AGV, etc.

“Los equipos de minería constituyen un mercado especialmente interesante para la electrificación”, afirmó Decleer. “El uso de máquinas eléctricas en la minería subterránea tiene un gran potencial para reducir los costos operativos generales. Según diversas fuentes, la ventilación representa, en promedio, entre el 40 % y el 50 % de los costos operativos en una mina subterránea. Eliminar los equipos diésel obviamente contribuiría a reducir parte de estos importantes costos”.

Las máquinas eléctricas en la minería subterránea tienen un gran potencial para reducir los costos operativos generales. (Foto: Dana)

Decleer señaló que, en aplicaciones mineras, la electrificación es una propuesta interesante para vehículos de hasta 735 kW de potencia. «También analizamos diferentes arquitecturas de vehículos y su funcionamiento en condiciones reales, pasando de una típica transmisión central con transmisión y ejes a la adopción de grandes cubos de rueda accionados por motores eléctricos. En estos casos, la estrategia de control se convierte en un elemento clave, gestionando no solo la conducción y el trabajo, sino también la seguridad funcional», explicó.

Soluciones de transmisión sostenibles

Un producto que abarca la transición hacia la electrificación es la transmisión eléctrica Spicer eSP502 de Dana para vehículos medianos, que proporciona hasta aproximadamente 240 kW de potencia continua para equipos como cargadoras de ruedas, tractores de terminal, maquinaria de manipulación de materiales, equipos forestales y vehículos de minería subterránea.

“El desarrollo de esta transmisión utilizó un enfoque modular para que pueda utilizarse en diferentes aplicaciones, incluidos segmentos específicos e incluso vehículos comerciales”, afirmó Decleer.

Se trata de una transmisión Powershift de dos velocidades con dos motores eléctricos de alto voltaje Dana TM4 y dos inversores, además de un software de control de última generación, todo desarrollado internamente.

Al variar el tamaño de los motores eléctricos, la transmisión puede satisfacer los requisitos de ciclo de trabajo de diferentes máquinas. También está disponible en una versión de un solo motor.

En el segmento más convencional, Dana ofrece la Spicer HVT, una transmisión con división de potencia que constituye una solución de transición hacia un enfoque más sostenible. «Para aquellos clientes y aplicaciones que aún no optan por la electricidad total, la HVT se utiliza con un motor de combustión interna convencional, pero con un consumo de combustible mucho menor, ya que el motor funciona a una velocidad reducida y optimizada en comparación con una transmisión Powershift», señaló Decleer.

La Spicer eSP502 es una transmisión Powershift de dos velocidades con dos motores eléctricos de alto voltaje Dana TM4 y dos inversores. (Foto: Dana)

Como parte de su reingreso al mercado de equipos para césped, Dana presentó una solución para cortadoras de césped eléctricas de giro cero en Agritechnica 2023. El sistema cuenta con transmisiones compactas Spicer Torque-Hub y motores eléctricos Dana TM4, que brindan un alto torque sin emisiones de escape y menor ruido y vibraciones, al tiempo que garantiza tiempos de trabajo prolongados y un mantenimiento reducido.

La solución aprovecha la competencia de la empresa con motores de inducción y de imán permanente Dana TM4, electrónica de potencia, gestión térmica, bobinado de bobinas, topología de rotor exterior y algoritmos de control de motores e inversores.

Como solución de transición, Dana ofrece una nueva transmisión electromecánica infinitamente variable (EMIVT), un sistema de transmisión multimodo que incluye una transmisión con división de potencia de producción propia con motores de alto voltaje integrados, lubricación y accionamiento inteligentes, un motor de bajo voltaje e inversor para alimentar la bomba, además de un controlador de transmisión con software propietario.

Ganadora del Premio PACE de Automotive News 2024, esta transmisión se distingue notablemente de las transmisiones tradicionales al permitir a los usuarios operar y cambiar automáticamente entre los modos de solo motor, híbrido y solo batería. Inicialmente se utiliza en aplicaciones del mercado de vehículos comerciales, como vehículos de emergencia y camiones vocacionales, pero puede adaptarse a los mercados de vehículos todoterreno y ligeros.

Colaboración con el cliente

Otro aspecto que ha cambiado en los últimos años es la colaboración con los clientes, que hoy en día es más intensa.

“La colaboración con los clientes, e incluso con los proveedores, es mucho más estrecha que nunca”, afirmó Decleer. “El éxito de los proyectos de electrificación de máquinas depende en gran medida de la integración de sistemas. Esto significa que la colaboración comienza con los estudios, el diseño y la puesta en marcha, pero se extiende a lo largo de toda la vida útil del vehículo, incluyendo el soporte técnico, el diagnóstico y la formación del personal del cliente que debe gestionar un sistema eléctrico de forma segura, especialmente en aplicaciones de alta tensión”.

Luego está el aspecto de la sostenibilidad dentro de las propias empresas. «Vemos peticiones del mercado para cumplir con los objetivos de sostenibilidad. Un ejemplo es el requisito de utilizar acero verde que algunas empresas ya han hecho público, como por ejemplo Volvo y Sandvik», señaló Decleer.

La propia Dana ha establecido compromisos climáticos con el objetivo de alcanzar cero emisiones netas para 2040. Parte del compromiso es reducir las emisiones de gases de efecto invernadero de Alcance 1 y 2 en un 75% para 2030, frente a su objetivo previamente anunciado del 50% para 2030.

Ya hay proyectos en marcha, por ejemplo, un acuerdo de compra de energía renovable para un proyecto solar en España que comenzará en enero de 2025 y que compensará el 100 % de las emisiones de Dana derivadas de la electricidad adquirida en Europa. La empresa también inauguró una planta eólica en Texas en 2022, que genera aproximadamente 325 000 MWh de electricidad renovable al año, compensando así el 99,8 % de las emisiones de la empresa derivadas de la electricidad adquirida en Estados Unidos y Canadá.

Dana también cuenta con varios proyectos de energía renovable in situ, incluyendo un sistema solar en el campus de su Sede Mundial y Centro Tecnológico en Maumee, Ohio. Se espera que el proyecto cubra aproximadamente el 30 % de las necesidades eléctricas de las instalaciones.