Macrotendencias que influyen en el futuro de la energía fluida

«Los tiempos están cambiando», como cantó Bob Dylan por primera vez en 1964. Era cierto entonces y sin duda lo es ahora, ya que la tecnología, en sus diversas formas, produce grandes transformaciones en prácticamente todos los aspectos de la industria. La fuerza motriz no es la excepción, ya que se aleja cada vez más de los sistemas y tecnologías que se han utilizado a lo largo de gran parte de su historia.

Aunque a menudo se pasa por alto en los debates sobre las principales tendencias de la industria, lo que está ocurriendo en la energía fluida móvil tiene amplias implicaciones sobre el futuro de la fuerza motriz. Por eso, Power Progress buscó la opinión de los siguientes expertos del sector:

• Daniel Winter, presidente de Danfoss Power Solutions
• Corey Quinnell, vicepresidente de Ingeniería, Husco
• Russ Schneidewind, director de Desarrollo Comercial, HydraForce

En la primera parte de esta serie de dos partes, analizamos las tendencias que estos expertos observan en los mercados a los que prestan servicio, sus causas y el impacto que estas tendencias tienen en el sector de la energía fluida móvil y sus clientes. En la segunda parte, analizaremos con más detalle los obstáculos que enfrenta el sector y cómo estos y otros proveedores están evolucionando para abordar estos desafíos, tanto ahora como en el futuro próximo.

Productividad y confiabilidad

La industria de energía fluida móvil sigue de cerca lo que demanda la industria OEM móvil, señaló Schneidewind.

Los sistemas hidráulicos de las excavadoras desperdician alrededor del 70 % de la energía útil. Optimizar el sistema hidráulico mejora la autonomía de la máquina, reduciendo el consumo y los costes de las baterías, lo que puede acelerar la electrificación. (Foto: Danfoss Power Solutions)

“Si nos fijamos en los equipos móviles todoterreno, buscan ofrecer equipos más robustos, con mayor tiempo de actividad y disponibilidad, para que las máquinas estén disponibles para diversas aplicaciones”, explicó. “También buscan aumentar la productividad. Quieren funcionar con mayor rapidez y precisión, especialmente en, por ejemplo, movimientos repetitivos.

“Esto genera una gran cantidad de requisitos diferentes en la industria de la energía fluida móvil, lo que incluye un mayor grado de integración con la electrónica y la propia hidráulica”.

Esa exigencia de productividad y fiabilidad juega un papel independientemente del tamaño de la máquina.

“A medida que los equipos se vuelven más pequeños, potentes y eficientes, los componentes hidráulicos deben ofrecer una mayor densidad de potencia y minimizar las pérdidas de energía”, afirmó Quinnell. “Esto ha impulsado innovaciones en circuitos hidráulicos, bombas y soluciones electrohidráulicas integradas, por ejemplo, el uso de sensores para eliminar/reducir la complejidad de las piezas mecánicas y maximizar la eficiencia del sistema.

“Muchos fabricantes de equipos originales buscan utilizar bombas de mayor desplazamiento con menores rpm del motor para operar en una región del motor diésel con mayor eficiencia de combustible y manteniendo la misma productividad”, agregó.

Electrónica y software

Lograr esa productividad en el campo ha recaído históricamente en el operador del equipo. Pero una macrotendencia que afecta el diseño de maquinaria móvil, y a su vez los subsistemas de esas máquinas, según Winter, es la escasez de mano de obra cualificada.

La plataforma MX de Husco está diseñada para una integración electrohidráulica flexible y robusta. (Foto: Becky Schultz)

“Antes, el operador era principalmente el cerebro y el sistema hidráulico, la fuerza. En los últimos tres a cinco años, la situación se ha intensificado... ahora es el operador, la electrónica es el cerebro y el sistema hidráulico, la fuerza”, comentó Schneidewind. “Por lo tanto, para abordar el tiempo de actividad y la disponibilidad que interesan a los fabricantes de equipos originales (OEM), observamos la necesidad de sistemas más flexibles.

“La electrónica facilita este proceso, ya que permite tener una arquitectura hidráulica similar y ajustar el funcionamiento o la sensación de la máquina según el operador o la aplicación, ajustando la electrónica o el software de la aplicación”, explicó. “Esto permite que la máquina esté más disponible en más aplicaciones, así como un mayor tiempo de actividad en muchos casos”.

La electrónica y el software son esenciales para los sistemas de control modernos actuales, coincidió Winter. «Estamos viendo más sistemas hidráulicos con controles electrónicos sofisticados», afirmó. «De hecho, hoy en día es raro ver nuevos productos diseñados con interfaces mecánicas. Casi todos nuestros nuevos desarrollos de productos en Danfoss están diseñados exclusivamente para el control digital».

Por supuesto, seguimos ofreciendo controles mecánicos, pero la ventaja de la tecnología digital es que se eliminan los dispositivos mecánicos que aumentan el coste. También estamos empezando a ver más arquitecturas distribuidas con controles a nivel de componentes en lugar de un control centralizado.

Avanzar hacia una mayor automatización

A los OEM se les está encomendando la tarea de ofrecer soluciones que se adapten a la dinámica de una fuerza laboral cambiante, lo que significa que se necesita un nivel cada vez mayor de automatización.

La funcionalidad autónoma y semiautónoma puede ayudar a los propietarios de equipos a abordar la escasez de mano de obra y habilidades, mejorando la productividad y la precisión de los operadores. (Foto: Danfoss Power Solutions)

“Antes se contaba con un operador altamente eficiente y profesional para ese tipo de equipo. Ahora, cada vez hay menos operadores cualificados y más generalistas que pueden tener que operar múltiples tipos de máquinas”, señaló Schneidewind. “Contar con esa automatización como apoyo es lo que los fabricantes de equipos originales (OEM) realmente desean para aumentar la productividad. La industria de la energía hidráulica debe ser capaz de responder a esta situación”.

“Existe una creciente demanda de maquinaria autónoma y semiautónoma en la agricultura, la construcción y la manipulación de materiales”, afirmó Quinnell. “La agricultura y la manipulación de materiales están más avanzadas en este segmento debido a una operación más definida que la variedad de entornos y tareas que experimentan los equipos de construcción”.

Hasta ahora, en equipos de construcción, los avances han consistido en gran medida en lo que Schneidewind describió como asistencia de automatización para funciones repetitivas, como el retorno a la excavación o el retorno a la altura para cargadoras de ruedas utilizadas en aplicaciones de carga de camiones.

“Se puede hacer con mayor rapidez y precisión a través de una función automatizada donde simplemente se hace clic en un botón después de establecer el límite, y luego el cucharón baja rápidamente a la posición necesaria mientras el operador se dirige hacia la pila”, explicó.

Para permitir este tipo de funcionamiento semiautónomo e incluso totalmente autónomo en una máquina se necesitan “electrónica de alta potencia, software avanzado y los conocimientos necesarios para combinarlo todo”, afirmó Winter.

“Ya no basta con ser proveedor de componentes”, dijo. “Es necesario comprender a fondo las aplicaciones y contar con experiencia en sistemas y software”.

Enfoque en la sostenibilidad

Una segunda macrotendencia que afecta a la energía hidráulica móvil, según Winter, es la sostenibilidad. «La gestión ambiental y el aumento de los costos del combustible impulsan la demanda de sistemas hidráulicos más eficientes», señaló, «y aceleran el ritmo de la electrificación».

Los fabricantes de equipos originales (OEM) están bajo presión para reducir el consumo de combustible y las emisiones, dijo Quinnell, lo que requiere que los sistemas hidráulicos se vuelvan más eficientes e integrados con fuentes de energía alternativas.

Nueva serie de válvulas direccionales compactas piloto EDG-OBE de Bosch Rexroth con electrónica integrada. (Foto: Bosch Rexroth/Hydraforce)

El reto radica en que cada fabricante de equipos originales (OEM), e incluso diferentes clases de máquinas dentro del mismo fabricante, adopta una estrategia única para mejorar la eficiencia de las máquinas y seleccionar fuentes de energía alternativas —continuó—. Para mantener la competitividad y satisfacer estas diversas necesidades, Husco ha desarrollado plataformas de válvulas flexibles y modulares que se adaptan a la estrategia específica de cada fabricante.

En cuanto a la electrificación, Quinnell mencionó el crecimiento en la adopción de sistemas electrohidráulicos y totalmente eléctricos. «Los fabricantes de equipos originales (OEM) están integrando controles hidráulicos inteligentes, actuadores electrificados (en máquinas pequeñas y micro) y sistemas de propulsión híbridos o de batería para mejorar la eficiencia del combustible y reducir el impacto ambiental».

Pero incluso con este cambio, cree que la hidráulica tendrá su lugar. «Si bien los actuadores totalmente eléctricos están ganando terreno en ciertas aplicaciones (principalmente en máquinas pequeñas o micro) o funciones específicas en máquinas más grandes, la hidráulica sigue siendo esencial donde se requiere alta densidad de potencia y fuerza de salida», afirmó Quinnell.

“La optimización hidráulica es importante para las máquinas convencionales, pero también, quizás más, para las eléctricas”, afirmó Winter. “Tomemos como ejemplo una excavadora. El sistema hidráulico desperdicia el 70 % de la energía útil que recibe. Al reducir drásticamente esta cifra, mejoramos la autonomía de la máquina y, quizás, reducimos el número de baterías necesarias, lo que reduce el coste y acelera la adopción de vehículos eléctricos”.

En Danfoss, seguimos desarrollando componentes hidráulicos más eficientes y optimizando los existentes, pero hoy en día la mayor palanca de eficiencia se encuentra en los sistemas. Hay más variables en juego, y podemos optimizar el funcionamiento de las máquinas, y por lo tanto el consumo de energía, mediante software.

No mutuamente excluyentes

Winter continuó: «Existe la idea errónea de que la hidráulica y la eléctrica son mutuamente excluyentes. De hecho, en muchos casos se complementan.

Por ejemplo, si bien un sistema de propulsión eléctrico podría reemplazar a un sistema de propulsión hidrostático, las máquinas todoterreno de alta potencia aún dependen de la hidráulica para una conversión de potencia robusta y eficiente. La electricidad ha reemplazado a la hidráulica en algunas aplicaciones rotativas y de menor potencia, pero es difícil reemplazar la potencia hidráulica lineal con soluciones electrificadas rentables, robustas y compactas.

Eficiencia de conducción

Winter cree que el mayor impacto que está teniendo la electrificación es la necesidad de grandes mejoras en la eficiencia del sistema hidráulico.

En las máquinas eléctricas de primera generación, los fabricantes de equipos originales (OEM) tienden a sustituir el motor de combustión interna por un motor eléctrico y baterías, dejando prácticamente igual el sistema hidráulico. En muchas aplicaciones, esto produce una máquina con una autonomía insuficiente. En otras palabras, no puede realizar una jornada completa de trabajo con una sola carga, señaló Winter.

El control digital de brazo HydraForce EHBL con HF-Impulse 2.0 está diseñado para ahorrar energía y aumentar la precisión con válvulas EHBL, además de optimizar el desarrollo y el mantenimiento con el software de configuración y programación HF-Impulse 2.0. (Foto: HydraForce/Bosch Rexroth)

“Para sus máquinas de segunda generación, los fabricantes de equipos originales (OEM) se están centrando en optimizar el sistema hidráulico considerando arquitecturas y tecnologías alternativas como el descenso por gravedad, la dosificación independiente, los sistemas zonales y la recuperación de energía”, continuó. “En Danfoss, hemos realizado varias conversiones de nuestras propias máquinas, incluyendo una cargadora de ruedas y una retroexcavadora. También estamos trabajando en una excavadora. Esto nos ha proporcionado la experiencia práctica para guiar a los OEM en sus propios procesos, no solo en la electrificación, sino también en la optimización del sistema hidráulico”.

Así pues, si bien Winter reconoció que la electricidad le quitará más protagonismo a la hidráulica a largo plazo, también cree que la hidráulica, a su vez, le quitará protagonismo a las soluciones mecánicas en algunas aplicaciones. «La demanda de hidráulica no se desplomará pronto», aseguró, «así que quienes trabajan en el sector no deben preocuparse».

La eficiencia también es fundamental para Schneidewind en lo que respecta a las energías alternativas. "Independientemente de si se trata de electrificación, diésel, híbrido, hidrógeno u otros sistemas (como el metano, por ejemplo, en el mercado agrícola), la clave está en la eficiencia", afirmó. "La potencia del vehículo tiene un límite, en cuanto al espacio para transportarla. Por lo tanto, el sistema hidráulico debe ser más eficiente en el uso de la energía disponible en la máquina".

Se necesita una nueva arquitectura

Schneidewind prevé que esta mayor eficiencia se logrará mediante nuevas arquitecturas y sistemas hidráulicos. "Se requerirá una menor caída de presión, técnicas de control avanzadas y la integración de más componentes electrónicos y sensores", predijo. "Ese será, en mi opinión, el mayor desafío para la industria: ¿cómo son estos sistemas, cómo se promocionan y cómo integra el cliente este nuevo tipo de arquitectura en sus máquinas?"

“Esos serán algunos de los mayores desafíos, pero también representan una oportunidad para las empresas que puedan brindar ese tipo de apoyo a sus clientes, implementar esos cambios y demostrar mejoras de eficiencia del 25 %, 30 %, 40 % o 45 %”, continuó Schneidewind. “Hay mucho margen para mejorar la eficiencia en la energía hidráulica y de fluidos móviles”.

Nota del editor: Esta historia se publicó por primera vez en la edición de abril de 2025 de Power Progress. Estén atentos a la segunda parte de esta serie en una próxima edición de Power Progress.