Nos últimos anos, tem havido uma mudança significativa em direção à eletrificação em diversos setores industriais, principalmente no setor automotivo. No entanto, mudanças significativas também estão ocorrendo em máquinas e equipamentos pesados movidos a eletricidade, substituindo alternativas tradicionais movidas a combustíveis fósseis. Esses avanços são impulsionados por uma combinação de pressões regulatórias, preocupações ambientais e busca por uma maior eficiência operacional1. Em meio a essas mudanças, os conectores TE PowerTube, uma nova adição ao portfólio TE HIVONEX, estão surgindo como uma tecnologia pioneira que garante uma eletrificação segura e confiável.
A eletrificação de Equipamentos Pesados por OEMs
Empresas como a Caterpillar (Cat), um nome proeminente no mundo das máquinas de construção e mineração, têm investido cada vez mais na eletrificação e relatam que os esforços recentes para eletrificar máquinas pesadas estão proporcionando ganhos significativos em eficiência e reduções significativas nas emissões de escapamento.
O foco da Cat na eletrificação inclui seus produtos híbridos diesel-elétricos, nos quais eles estão obtendo eficiências de combustível de 30% a 49% em suas aplicações de mineração e carregamento de caminhões2. Além disso, seus projetos de eletrificação de grandes tratores de esteira estão em andamento.
A Cat também está comprometida com máquinas pesadas totalmente elétricas que dependem de uma única fonte de energia não proveniente de motor e que não produzem emissões de escapamento. Essas máquinas totalmente elétricas são capazes de regenerar energia que pode ser reutilizada ou devolvida à rede elétrica.
E de forma engenhosa, a Cat desenvolveu um acessório de assistência de energia para caminhões Cat que permite o uso de energia elétrica externa durante certas seções da estrada, por exemplo, ao subir a íngreme estrada de uma mina. Quando conectado ao sistema de trilhos alimentado externamente, o sistema de propulsão do caminhão é alimentado puramente com eletricidade da rede elétrica, reduzindo o consumo de combustível em até 90% enquanto estiver naquela seção da estrada.
A Caterpillar é uma das muitas OEMs de equipamentos pesados totalmente comprometidas com a eletrificação de suas principais linhas de produtos. A Komatsu, outra gigante nos setores de construção e mineração, lançou caminhões de mineração elétricos e apresentou planos para mais eletrificação em sua linha de equipamentos pesados. A Volvo Construction Equipment (Volvo CE) anunciou seu compromisso de lançar uma gama de escavadeiras compactas elétricas e carregadeiras de rodas elétricas, interrompendo o desenvolvimento de novos modelos baseados em motores a diesel. A John Deere, conhecida por suas máquinas agrícolas, vem trabalhando na eletrificação e introduziu conceitos elétricos para tratores que estão avançando na tecnologia híbrida. A Hitachi, outra gigante em equipamentos de construção, lançou várias máquinas híbridas que combinam motores convencionais com motores elétricos. A Liebherr, líder global em máquinas de construção, também entrou no espaço de eletrificação. Além disso, a JCB e a Bobcat introduziram a primeira miniescavadeira totalmente elétrica e o primeiro carregador compacto totalmente elétrico, respectivamente, demonstrando seu compromisso com o movimento de eletrificação.
Essas empresas, entre outras, estão todas comprometidas em moldar o futuro da eletrificação no setor de equipamentos pesados.
Requisitos para a Eletrificação de Equipamentos Pesados
O caminho para a eletrificação das OEMs de equipamentos pesados pode ser árduo. As OEMs precisarão fazer uma escolha estratégica consciente sobre as ofertas de produtos elétricos e desenvolvimento e determinar quais linhas de produtos ou aplicações visar primeiro.
Por um lado, eles compreendem a necessidade de se desvincular dos combustíveis fósseis tradicionais para alimentar seus equipamentos e cumprir as pressões regulatórias, preocupações ambientais e eficiências operacionais aprimoradas. Por outro lado, essas empresas entendem a necessidade e o valor que seus equipamentos entregam à sua base global de clientes e como qualquer interrupção em suas operações pode ser prejudicial para sua linha de fundo. Os requisitos fundamentais que as OEMs devem considerar com suas escolhas estratégicas de eletrificação incluem o seguinte:
Confiabilidade: Com equipamentos pesados, qualquer tempo de inatividade pode resultar em sérios contratempos operacionais e financeiros. Portanto, os componentes de eletrificação devem ser altamente confiáveis para resistir a condições adversas e uso rigoroso.
Alta Potência e Eficiência: Equipamentos pesados elétricos exigem alta taxa de transferência de energia para operações como elevação, escavação e transporte. Portanto, os conectores e componentes devem acomodar correntes e tensões elevadas sem perdas significativas de energia.
Segurança: Equipamentos elétricos, especialmente em cenários de alta potência, apresentam riscos como choques elétricos, incêndios e curtos-circuitos. Os componentes devem ter designs que priorizem a segurança do usuário.
Durabilidade: Dadas as condições de operação de equipamentos pesados, que frequentemente envolvem sujeira, umidade e temperaturas extremas, os componentes de eletrificação devem ser duráveis e resistentes a tais condições.
Requisitos para a Eletrificação de Equipamentos Pesados
O caminho para a eletrificação das OEMs de equipamentos pesados pode ser árduo. As OEMs precisarão fazer uma escolha estratégica consciente sobre as ofertas de produtos elétricos e desenvolvimento e determinar quais linhas de produtos ou aplicações visar primeiro.
Por um lado, eles compreendem a necessidade de se desvincular dos combustíveis fósseis tradicionais para alimentar seus equipamentos e cumprir as pressões regulatórias, preocupações ambientais e eficiências operacionais aprimoradas. Por outro lado, essas empresas entendem a necessidade e o valor que seus equipamentos entregam à sua base global de clientes e como qualquer interrupção em suas operações pode ser prejudicial para sua linha de fundo. Os requisitos fundamentais que as OEMs devem considerar com suas escolhas estratégicas de eletrificação incluem o seguinte:
- Confiabilidade: Com equipamentos pesados, qualquer tempo de inatividade pode resultar em sérios contratempos operacionais e financeiros. Portanto, os componentes de eletrificação devem ser altamente confiáveis para resistir a condições adversas e uso rigoroso.
- Alta Potência e Eficiência: Equipamentos pesados elétricos exigem alta taxa de transferência de energia para operações como elevação, escavação e transporte. Portanto, os conectores e componentes devem acomodar correntes e tensões elevadas sem perdas significativas de energia.
- Segurança: Equipamentos elétricos, especialmente em cenários de alta potência, apresentam riscos como choques elétricos, incêndios e curtos-circuitos. Os componentes devem ter designs que priorizem a segurança do usuário.
- Durabilidade: Dadas as condições de operação de equipamentos pesados, que frequentemente envolvem sujeira, umidade e temperaturas extremas, os componentes de eletrificação devem ser duráveis e resistentes a tais condições.
Por último, os avanços na eletrificação de equipamentos pesados dependem da tecnologia de baterias. As baterias de alta capacidade e carga rápida abriram caminho para a viabilidade de máquinas pesadas elétricas. As baterias modernas podem armazenar mais energia, fornecer maior potência e carregar mais rapidamente do que seus antecessores. Sistemas regenerativos de bateria estão sendo incorporados aos equipamentos pesados. Esses sistemas regenerativos capturam e armazenam energia durante operações como frenagem, aumentando ainda mais sua eficiência. Avanços em software inteligente e mecanismos de controle garantem o uso ideal de energia, manutenção preditiva e eficiência operacional aprimorada.
No centro da revolução da eletrificação
O artigo desta semana apresenta os Conectores PowerTube da TE Connectivity da série HIVONEX.
Os Conectores PowerTube da TE, a mais recente adição à série HIVONEX da TE, englobam todos os requisitos para a eletrificação de máquinas e equipamentos pesados e representam tais avanços na indústria. Os conectores PowerTube são projetados especificamente para ambientes desafiadores. Esses conectores oferecem resistência superior contra fatores como umidade, poeira e variações de temperatura. Eles também são otimizados para aplicações de alta corrente, garantindo perda mínima de energia enquanto atendem às exigentes necessidades de energia de máquinas pesadas. Os conectores PowerTube vêm com recursos que garantem proteção contra curtos-circuitos, conexões erradas e choques elétricos. Seu design prioriza a segurança do usuário, tornando-o uma escolha preferida para operadores e técnicos. Por fim, dada a variedade de máquinas e suas diversas necessidades de energia, esses conectores são projetados para ser versáteis, se adaptando a uma variedade de aplicações sem a necessidade de vários componentes diferentes.
Expandindo ainda mais a série HIVONEX da TE, a série de conectores PowerTube é uma solução poderosa que viabiliza o futuro da e-mobilidade em caminhões, ônibus, veículos de construção, agrícolas e outros equipamentos pesados. Esses conectores são projetados para lidar com cargas elétricas grandes, com uma corrente contínua máxima de até 580A – dependendo do tamanho do fio e da temperatura do sistema – e uma classificação de tensão de 1000V, incluindo várias opções de tamanhos de fio entre 35mm² a 150mm². Os conectores são modulares e escaláveis, oferecendo opções para diferentes orientações e múltiplas posições por conector. Isso os torna adequados para uma variedade de subsistemas de veículos, como e-motores, inversores e pacotes de bateria. O design circular dos conectores simplifica a rotação e a montagem dos cabos, reduzindo assim a complexidade e o custo da instalação. Além disso, o sistema de conectores PowerTube fornece conectividade confiável e segura graças à proteção contra entrada de poeira e água IP6K9K, ao recurso de Asseguração de Posição do Conector (CPA), aos recursos de segurança Loop de Intertravamento de Alta Tensão (HVIL) em cada pino e a um design robusto para resistir à vibração do nível do motor.
Principais vantagens dos conectores PowerTube da TE Connectivity:
- Design modular e escalável
- Projetados para aplicações de alta potência em veículos industriais e comerciais híbridos e elétricos
- Capacidade de lidar com grandes cargas elétricas, com até 580A de corrente contínua – dependendo do tamanho do fio e da temperatura do sistema – e 1000V
- Opções de orientação de 180° ou 90° e até três posições por conector
- Design robusto que suporta vibração ao nível do motor
- Blindagem circular de 360° que garante excelente desempenho de EMC
- Proteção contra entrada de poeira e água IP6K9K
Essas são as principais características e vantagens dos conectores PowerTube da TE Connectivity.
Conclusão
À medida que o mundo avança em direção a um futuro mais sustentável, a eletrificação de máquinas e equipamentos pesados não é mais apenas uma visão – é uma revolução em curso. Garantir que essa transformação seja eficiente, segura e confiável requer componentes de primeira linha que possam suportar as demandas da indústria. Os conectores PowerTube da TE são uma adição excepcional ao portfólio HIVONEX da TE e estão perfeitamente posicionados para liderar essa mudança. Com sua combinação de robustez, segurança e versatilidade, eles encapsulam o futuro da eletrificação no setor de máquinas pesadas, impulsionando a indústria em direção a um futuro mais verde e eficiente.
Referências
- Forsgren, Markus, Erik Östgren, and Andreas Tschiesner. 2019. “Harnessing Momentum for Electrification in Heavy Machinery and Equipment.” Mckinsey.com. McKinsey & Company. April 9, 2019. https://www.mckinsey.com/industries/automotive-and-assembly/our-insights/harnessing-momentum-for-electrification-in-heavy-machinery-and-equipment.
- “Growing a Portfolio of Electrified Machines.” n.d. Cat.com. Accessed August 16, 2023. https://www.cat.com/en_US/by-industry/mining/mining-responsibly/electrification.html.
- “PowerTube High Voltage Connector.” n.d. Www.te.com. Accessed August 16, 2023. https://www.te.com/usa-en/products/connectors/automotive-connectors/intersection/powertube-connector-system.html?tab=pgp-story.
Artigo escrito por Rudy e publicado no blog da Mouser Electronics: New Tech Tuesdays: Electrification in Heavy Machinery and Equipment: Leading the Charge with TE PowerTube Connectors
Traduzido pela Equipe Embarcados. Visite a página da Mouser Electronics no Embarcados
