Cómo los imanes sin tierras raras alimentan escúteres y bombas
Los imanes permanentes se encuentran en el interior de los motores eléctricos, que transforman la electricidad en movimiento en todo tipo de vehículos: desde escúteres hasta bombas de agua. En la actualidad, muchos imanes de alto rendimiento dependen de elementos de tierras raras, lo cual expone a los fabricantes europeos a riesgos de suministro e impactos ambientales asociados a la minería y a las largas cadenas de suministro. El proyecto PASSENGER(se abrirá en una nueva ventana), financiado con fondos europeos, desarrolló y puso a prueba imanes permanentes sin tierras raras basados en materiales más disponibles en Europa, y luego probó su rendimiento en aplicaciones reales. El objetivo es desarrollar sustitutos prácticos que cumplan los requisitos del mayor número posible de productos, aunque sea necesario rediseñarlos.
Imanes sin tierras raras probados en escúteres y bombas de agua
Los polvos de ferrita mejorados de PASSENGER se evaluaron en electromovilidad, empezando por el rediseño de un motor de escúteres eléctricos. Rodolfo Miranda, coordinador del proyecto PASSENGER, afirma: «En el caso del escúter eléctrico, aunque el diseño del motor difiere del de un motor convencional de Nd-Fe-B, el último polvo de ferrita desarrollado en PASSENGER (Ferrita P61) logró una eficiencia comparable». Añade que la diferencia restante es el par a bajas velocidades de rotación, donde los imanes de Nd-Fe-B siguen beneficiándose de una mayor densidad de flujo magnético. Un segundo demostrador pasó de prototipo a producto comercial. Miranda explica: «Para bombas de agua, hemos demostrado con éxito la sustitución de imanes Nd-Fe-B en un producto comercial (Para 15-130/4-20/SC | Wilo)». Dado que la ferrita proporciona una menor densidad de flujo magnético que el Nd-Fe-B aglomerado, el equipo de PASSENGER adaptó las dimensiones del imán para que imanes más grandes pudieran cumplir los mismos requisitos funcionales en la bomba.
Ampliación de la producción en instalaciones europeas establecidas
Los pilotos del proyecto abarcaron partes clave de la cadena de valor, desde los polvos hasta los imanes aglomerados y los prototipos de rotor. Durante los trabajos, los socios produjeron 160 kg de MnAlC y 4 toneladas de ferrita de estroncio mejorada, incluida la primera producción industrial europea de MnAlC. Los socios industriales operaban instalaciones de fabricación ya existentes, por lo que la producción de polvo y compuestos no se convirtió en el paso limitante. En cambio, el progreso dependía de las pruebas de aplicación y de los pasos necesarios antes de que un componente pudiera aceptarse en un producto final, incluida la homologación del cliente y la integración en el diseño de un motor. El equipo de PASSENGER también abordó cuestiones prácticas que afectan al despliegue. Algunos planes para estudiar a fondo la desmagnetización en tiempo frío no pudieron completarse por dificultades técnicas, lo que ayuda a establecer prioridades para los trabajos de seguimiento en los que el rendimiento en invierno es crítico.
Cadenas de suministro de menor impacto y rutas prácticas de reciclaje
La evaluación del ciclo de vida de PASSENGER señaló a los impulsores de la cadena de suministro como la mayor ventaja medioambiental. Davies señala: «En resumen, la mayor ganancia medioambiental procede de evitar la extracción de tierras raras y crear una cadena de valor más corta basada en Europa». El mismo interés por la practicidad guió los planes de reciclabilidad. En el caso de los imanes de ferrita aglomerados, las piezas al final de su vida útil y la chatarra de producción pueden triturarse mecánicamente y reprocesarse mediante extrusión, con una adición controlada de material virgen para mantener la calidad. En el caso de los imanes de enlace basados en MnAlC, el reciclado sigue siendo más complejo y requiere una mayor optimización e inversión industrial para mantener propiedades estables tras el reprocesado. Una vez finalizado el proyecto, el camino hacia los productos de uso cotidiano pasará por una estrecha colaboración con los fabricantes de motores. En los motores más pequeños y de alto rendimiento, los imanes de tierras raras siguen siendo difíciles de sustituir. Por lo tanto, los próximos pasos del proyecto PASSENGER se centran en rediseñar los sistemas en torno a imanes sin tierras raras, ampliar la validación en aplicaciones adicionales y convertir los resultados del piloto en componentes cualificados que los fabricantes puedan adquirir en Europa.