Con el fin de proteger el medio ambiente, la industria del vehículo eléctrico ha registrado un rápido crecimiento en los últimos años.
Los vehículos eléctricos en China alcanzaron 2,132 millones en 2021. En comparación con las 418.000 unidades de 2016, la producción de vehículos eléctricos se ha incrementado aproximadamente 5,1 veces en apenas 5 años.
Diferencias en el sistema de propulsión entre vehículos eléctricos y vehículos de combustión
La principal diferencia entre los automóviles eléctricos y los vehículos tradicionales de combustión radica en el sistema de propulsión.
El sistema de un vehículo de combustión incorpora un gran número de piezas móviles, como engranajes, pistones, válvulas y cigüeñales, entre otras.
Su principio de funcionamiento consiste en que el combustible se quema y genera energía en el motor de combustión interna, mientras que el proceso es controlado por la transmisión.
Por el contrario, el sistema de un vehículo eléctrico utiliza la energía del propio vehículo, se acciona mediante el motor eléctrico y su velocidad se regula con el controlador.
Como es sabido, cuanto mayor es el número de piezas móviles en el sistema de combustión, mayor es también la cantidad de componentes susceptibles de desgaste e incluso de provocar una avería del vehículo.
En cambio, el sistema de un vehículo eléctrico cuenta con menos piezas móviles, y su componente móvil más importante es la bola de rodamiento utilizada en el eje del motor.
Por lo tanto, desde este punto de vista, el sistema de un vehículo eléctrico es superior al de un vehículo convencional de combustión.
Además, en los vehículos eléctricos, la calidad de los rodamientos del eje del motor determina directamente su rendimiento.
Por qué los rodamientos cerámicos son superiores a los rodamientos de acero
Por lo general, en los vehículos eléctricos, las bolas y los rodillos convencionales de los rodamientos del eje del motor están fabricados en acero. Sin embargo, existe una opción mejor.
Rodamientos cerámicos, ya sean rodamientos cerámicos híbridos, que combinan bolas cerámicas con pistas de rodadura de acero, o rodamientos cerámicos íntegros, deben considerarse la primera opción.
En particular, los rodamientos cerámicos de nitruro de silicio (Si3N4) constituirán un valor añadido decisivo para la industria del vehículo eléctrico.
Fabricación avanzada de rodamientos cerámicos de Si3N4
En lo que respecta a los rodamientos cerámicos de Si3N4 N4, Lily cuenta con más de 20 años de experiencia en fabricación.
Durante la fabricación de bolas cerámicas, los investigadores formularon nitruro de silicio (Si3N4) en polvo sin procesar y estudiaron cuidadosamente sus propiedades, entre ellas el tamaño de partícula, la densidad, la simetría y la humedad, entre otras.
Tras añadir un aglutinante químico, el polvo se conformó en piezas en bruto antes de pasar al rectificado, el desbarbado por tamboreo y el pulido.
Las bolas se sometieron a un proceso denominado «prensado isostático en caliente (HIP)», que aplica presión y calor de forma simultánea.
Este tipo de proceso puede mejorar la dureza y la tenacidad de los rodamientos cerámicos, además de ayudar a prevenir la fatiga por contacto rodante.
Gracias a este proceso, los rodamientos cerámicos no se astillan, fracturan ni fallan con facilidad, incluso en condiciones extremas.
Se consideran de «grado aeroespacial». De hecho, el propio material cerámico desempeña un papel fundamental.
Presenta ventajas evidentes que otros materiales no ofrecen.
Principales ventajas de los rodamientos cerámicos de Si3N4 en vehículos eléctricos
Bajo peso
En el caso de los rodamientos, cuanto menor es el peso, mejor. Los rodamientos cerámicos de Si3N4 son la mejor opción.
El peso del Si3N4 es inferior al del acero, y las pistas de rodadura cerámicas pesan menos de la mitad que las de acero.
Por su parte, los ingenieros de vehículos eléctricos prefieren rodamientos de menor peso.
Alta rigidez y alta resistencia
Los rodamientos cerámicos no solo son más ligeros que los de acero, sino también más resistentes y más duros.
Los rodamientos cerámicos son dos veces más duros que los rodamientos de acero, superan en más de un 60% la dureza de estos y presentan una menor tendencia a la deformación.
Esto constituye una ventaja importante en términos de vida útil y eficiencia del rodamiento.
Baja fricción
En comparación con los rodamientos de acero, las bolas de los rodamientos cerámicos fabricadas en Si3N4 generan menos fricción y menos calor dentro del conjunto del rodamiento.
Esto se traduce en una menor necesidad de lubricante, menor desgaste, menor solicitación de las pistas y temperaturas de funcionamiento más bajas.
Resistencia a altas temperaturas
Los rodamientos cerámicos también pueden soportar altas temperaturas.
Incluso cuando operan a temperaturas superiores a 1,000°C, no presentan la dilatación provocada por temperaturas extremadamente elevadas.
Estas temperaturas superan ampliamente los requisitos de funcionamiento en aplicaciones automotrices.
Aislamiento eléctrico
En los vehículos eléctricos, otra ventaja de los rodamientos cerámicos de Si3N4 es su aislamiento eléctrico, posiblemente una de sus mayores ventajas.
La corriente puede acelerar la falla del rodamiento; por ello, si el material presenta resistencia eléctrica, es posible evitar fallas innecesarias.
Como es sabido, el nitruro de silicio (Si3N4) es eléctricamente resistente, lo que por lo general representa una ventaja en prácticamente todas las aplicaciones de rodamientos.
Cuando el alto voltaje de los motores de tracción de los automóviles entra en juego, pueden producirse fácilmente picaduras eléctricas en el interior del rodamiento debido a fugas de corriente, lo que con el tiempo puede provocar una falla prematura.
Si se utilizan rodamientos de acero, la única opción consiste en recubrir el acero con un material aislante, lo que añade complejidad al proceso de fabricación y aumenta el riesgo de contaminación.
El sector de automoción exige soluciones compactas y de gran volumen, por lo que no admite procesos de fabricación complejos; por ello, las Si3N4 los cojinetes cerámicos se convierten en la primera opción.
Además, el nitruro de silicio presenta la propiedad de integrarse en la propia estructura del material.
Mayor vida útil
En comparación con los cojinetes de acero, los cojinetes cerámicos ofrecen una vida útil más prolongada.
Los cojinetes cerámicos permiten evitar los elevados costes y el desperdicio innecesario derivados del reemplazo frecuente de los cojinetes de acero.
En los vehículos eléctricos, los cojinetes cerámicos ayudan a conservar y prolongar la vida útil del vehículo, además de favorecer una mayor autonomía.
Conclusión
Si3N4los cojinetes cerámicos pueden contribuir de forma significativa al desarrollo sostenido y saludable de la industria de los vehículos eléctricos gracias a sus ventajas de material.
Sobre el autor
