Con la creciente conciencia global sobre la protección del medio ambiente, la industria de vehículos eléctricos (VE) ha aumentado como una solución vital para reducir las emisiones de carbono. Según datos estadísticos, el sector del transporte representa aproximadamente una cuarta parte de las emisiones globales de gases de efecto invernadero, con más del 75% proveniente del transporte por carretera. Para abordar el cambio climático, muchos países están promoviendo la adopción de VEs, que se espera dominen el mercado automotriz en las próximas décadas.

Sin embargo, lograr este objetivo requiere maximizar el rendimiento de cada sistema y subsistema en los vehículos eléctricos (EV) para mejorar la autonomía del vehículo. El motor eléctrico (e-motor), un subsistema crítico, contribuye alrededor del 7% del consumo total de energía de un automóvil, lo que hace que la optimización de la lubricación de los rodamientos del motor sea esencial para mejorar la eficiencia energética.

Necesidades de lubricación para los rodamientos del motor de vehículos eléctricos

Una comparación de grasas a base de litio y alternativas: Los rodamientos de motor en los vehículos eléctricos utilizan principalmente grasa para reducir la fricción y el desgaste. La grasa consiste en aceite base, un espesante y aditivos, siendo el papel del espesante retener el aceite dentro de su estructura, dependiendo en gran medida de su composición química. Actualmente, los sistemas de espesantes a base de sal de litio dominan el mercado, con grasas a base de litio que representan aproximadamente el 70% del mercado global. Las grasas complejas de litio (LiX) son muy valoradas por su excelente rendimiento a altas temperaturas, disponibilidad técnica y lubricación efectiva en motores.

Sin embargo, a medida que las baterías de vehículos eléctricos aumentan la demanda de litio, el aumento del costo de los compuestos a base de litio y las preocupaciones sobre la toxicidad potencial han llevado a la búsqueda de espesantes alternativos no a base de litio. La grasa de poliurea (PU), un compuesto semipolar, ha surgido como una alternativa prometedora debido a su superior grosor de película de aceite a bajas velocidades, excelente estabilidad al corte y térmica, y su capacidad para extender la vida útil de los rodamientos.

En el mercado japonés, la grasa PU representa aproximadamente una cuarta parte de la producción total de grasas, y se espera que esta participación crezca. Además, la demanda de grasa PU está aumentando en Europa, la región del Pacífico y el sudeste asiático.

En comparación con las grasas a base de litio, la grasa de polipropileno (PP), un sistema espesante no polar, ofrece un mejor rendimiento de lubricación. La investigación ha demostrado que la grasa de PP sobresale en las evaluaciones de rendimiento de fricción y tiene una alta tasa de liberación de aceite, lo que la convierte en un candidato potencial para su uso en aplicaciones de motores de vehículos eléctricos.

Optimizando la liberación de aceite y el rendimiento de los rodamientos del motor

La tasa de liberación de aceite (también conocida como "sangrado") juega un papel crítico en la optimización del rendimiento de los rodamientos del motor en los vehículos eléctricos. La liberación de aceite afecta directamente la cantidad de aceite en el área de contacto, determinando el grosor de la película de aceite y el par de fricción. La liberación de aceite no es constante y puede verse influenciada por las condiciones de operación del rodamiento y la degradación del espesante.

El comportamiento de sangrado de aceite de la grasa incluye las fases de agitación y liberación, durante las cuales la grasa se redistribuye y libera aceite sobre la pista, controlando el reabastecimiento de aceite y previniendo la falta de lubricación.

La liberación insuficiente de aceite puede llevar a una mala lubricación, afectando la vida útil y el rendimiento de los rodamientos. Por otro lado, la liberación excesiva de aceite puede causar un agotamiento prematuro de la grasa, acortando su vida útil. Por lo tanto, al diseñar grasas para los rodamientos de motores eléctricos, ajustar y optimizar la tasa de liberación de aceite es clave para garantizar un funcionamiento eficiente a largo plazo.

Direcciones Futuras para la Lubricación de Vehículos Eléctricos

El rápido desarrollo de la industria de vehículos eléctricos está impulsando una innovación continua en la tecnología de lubricación. A medida que aumenta la demanda del mercado de vehículos eléctricos, los fabricantes de grasas enfrentan mayores desafíos para desarrollar soluciones de lubricación más ecológicas, eficientes y rentables.

La aparición de espesantes alternativos como la poliurea y el polipropileno ofrece nuevas esperanzas y posibilidades para la industria de grasas. En el futuro, la investigación en profundidad sobre la composición de las grasas y las características de liberación de aceite mejorará aún más el rendimiento de los motores eléctricos, contribuyendo al crecimiento sostenible de la industria de vehículos eléctricos.

◆ Fuente: Springer Nature

◆ Referencia: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2024.109777