En la bicicleta utilizamos cables que transportan señales y
corriente eléctrica, o mejor dicho corrientes pequeñas o corrientes tan
importantes como para que haya que estudiar bien el grosor de los cables
empleados.
En los cables que transportan señales (de los sensores Hall,
PAS, nivel de asistencia, pantallas, etc.) el grosor puede seleccionarse de
modo que sean manejables y discretos, por lo que incluso grosores de 1 mm2
harán bien su trabajo.
No sucede lo mismo con los cables que salen de la batería o los que van hacia las
fases del motor, que deberán elegirse teniendo en cuenta las intensidades que
circularán por ellos son elevadas (incluso en las bicicletas con motores menos
potentes las intensidades alcanzan en ocasiones los 15A).
Las secciones de este tipo de cables están normalizadas:
1,5mm2 // 2,5mm2 // 4mm2 // 6 mm2 ... siendo los de 1,5mm2 los más finos que
pueden ser utilizados para estos fines y válidos exclusivamente para las configuraciones menos
potentes.
En estos cables se disipa calor por efecto Joule y por tanto se pierde parte de la energía de la batería y se contribuye al calentamiento de ésta si parte de los cables se encuentra junto a ella. El mismo efecto se da con la corriente al atravesar (o generarse) las celdas y los conductores internos de la batería.
Otro modo equivalente de enfocar el problema es considerar
la caída de tensión que tiene lugar en los cables, que dará lugar a que si en
la salida de la batería disponemos de una diferencia de potencial de, pongamos,
36V, al motor le llegue menos, por lo que estaremos perdiendo parte de la
potencia disponible. La causa es la misma, la resistencia de los conductores de
cobre que utilizamos y como dicha resistencia es inversamente proporcional a la
sección del cable, cuanto más gruesos sean estos, menos perdidas tendremos.
Por otro lado, la resistividad de los materiales aumenta con
la temperatura, por lo que se da la circunstancia poco deseable de que el
propio calor que genera el conductor hace que aumente su temperatura y por ello
aumentará su resistencia, que hará que aumenten más las pérdidas .... así hasta
que se llegue a un equilibrio en el que hay un factor muy importante: la
capacidad del sistema para evacuar el calor generado, la ventilación. Factor
que cobra una importancia capital en el caso de la propia batería.
Como curiosidad comentaremos que unas de las baterías de
Litio en la que más esfuerzo de desarrollo se ha realizado es la del avión
eléctrico “Solar Impulse” diseñado y construido para dar la vuelta al mundo.
Pues bien, el único problema serio que tuvo en las diferentes etapas se produjo
al sobrevolar el Pacífico debido –literalmente- al aumento de la temperatura de
las baterías debido a su aislamiento, lo que provocó una avería que le mantuvo
en tierra varias semanas en Hawaii.
Volviendo a los cables de salida de la batería, supongamos
que miden 100cm y que por ellos circula una corriente de 15A. Si los hemos
instalado de 1,5mm2 de sección, su resistencia eléctrica a 25ºC será de 11,4mΩ
y la energía que se perderá en ellos en forma de calor cada hora de unos 5Wh.
Si los instalamos de 2,5mm2 de sección, su resistencia será de 6,8mΩ y el calor
generado cada hora de 3Wh y si optamos por unos cables de mayor sección aún, como
los de 4mm2, la resistencia será de sólo 4mΩ
y el calor perdido de sólo 2Wh.
Simulador de ebikes&carbono para estimar las pérdidas de energía en las baterías
Si nos parece que son pocas pérdidas no podemos olvidar que
éstas se sumarán al resto de pérdidas del sistema eléctrico (eficiencia del
motor, batería, controlador, etc.) y que en el caso del calor generado, cuando
no se evacue adecuadamente, generará otros problemas mayores.
Por todo lo anterior, es imprescindible que en nuestras
baterías siempre se instalen conductores de calidad y de la sección adecuada,
así como los conectores de mejor calidad que podamos. Si nuestro motor es más
potente el efecto será aún más acusado.
Saludos.
La energía más limpia es la que no se consume.
