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domingo, 3 de junio de 2018

Historia de los vehículos eléctricos – 3ra Parte



En 1897, Pope Manufacturing comenzó la producción de un automóvil eléctrico. En 1899, la compañía había producido más de 500 vehículos. La división de vehículos eléctricos se separó ese año del resto de la empresa, como la compañía independiente Columbia Automobile Company, pero fue adquirida por Electric Vehicle Company antes de fin de ese año. 

Fig.40 - Columbia electric Runabout – 1903
El vehículo eléctrico Riker Victoria, diseñado por Andrew L. Riker y construído por la Riker Electric Vehicle Company, fundada en 1898 en  Elizabeth, New Jersey. Se construyó en pequeñas cantidades hasta que la empresa fue absorbida por la Electric Vehicle Company en 1901.(Fig.41)

Fig.41 – Riker Victoria (1900).
 El Baker electric
La compañía fue fundada por Waiter C. Baker y Fred R. White en 1898.

Fig.42 – Baker electric 1898


Fig.43 – Baker electric 1902


Fig.44 – Baker electric 1902. Vista de frente


Fig.45 – Baker electric 1902 – Vista trasera


Fig.46 – Baker electric runabout 1904


Fig.47 – Baker electric 1905


Fig.48 – Baker electric 1908


Fig.49 – Baker electric 1909


Fig.50 – Baker electric 1909


El control de velocidad del Baker electric runabout – 1902    [20]  
El motor eléctrico del Baker electric – 1902 era un motor de corriente contínua, conectado en  configuración serie y su velocidad era controlada por una resistencia variable conectada en serie. Nos introduciremos en el tema analizando la configuración básica, para luego explicar la cuestión sobre la configuración real del motor del Baker. Esta configuración básica se muestra en la Fig.51, donde se encuentra el rotor (también llamado inducido, armadura, etc), con su fuerza contraelectromotriz (E), la bobina de campo (Lc), la resistencia serie de control de velocidad (Rs) y la fuente de alimentación (V), que será constante en todo momento.

Fig.51 – Configuración básica del motor de cc serie, con control de
velocidad por resistencia.
En la Fig.52 podemos ver las curvas de velocidad del motor serie (n ) en función de la cupla motora (T) (también llamada par motor, torque, etc), con la resistencia Rs como parámetro, es decir que a cada curva le corresponde un valor de Rs = cte.

Fig.52 – Curvas de n = f (T), con Rs como parámetro (Rs = cte)
 Observando las curvas de la Fig.52, podemos ver que si vamos reduciendo el valor de Rs, iremos saltando de una curva a la otra y el valor de la velocidad irá aumentando, sea cual fuere la forma de variación de la cupla resistente. Por ejemplo, si la cupla resistente fuera Tr = cte., y la cupla motora fuera igual, es decir sin aceleración, nos moveríamos sobre una línea recta vertical hacia arriba, sobre la representación gráfica de T = cte.

E = K Φ n (Donde Φ es el flujo y  K una constante del motor)

n = E / K Φ
Para invertir el sentido de giro del motor eléctrico serie, se invierte el sentido del campo, lo que hace que el flujo de la ecuación anterior resulte negativo y por consiguiente la velocidad resultará también negativa, es decir girará en sentido contrario al adoptado como positivo en la ecuación. Para esto no hay que mover fisicamente la bobina de campo, sino solo cambiar sus conexiones en el circuito, tal como se muestra en la Fig.53. Esta acción es lo que permitía realizar la marcha atrás del vehículo.

Fig.53 – Inversión del sentido de giro del motor serie
En la Fig.54 se muestra el circuito real completo del control de velocidad del Baker Electric Runabout - 1902. Podemos ver que tiene 6 baterías de 6V conectadas en serie, suministrando una tensión de 36V.
El contacto de freno “S5 Brake” se encuentra inicialmente abierto, por lo que el motor se encuentra en la disposición de motor serie.
Los bornes “Charging Plug” son para conectar el cargador de baterías, por lo que durante la marcha del vehículo estarán abiertos. Cuando se carga la batería, la corriente de carga circula por el amperímetro “A”, que se encuentran en el tablero del vehículo a la vista del conductor y por la resistencia “Shunt”,. En la Fig.55 se muestran el amperímetro y el voltímetro “V”, que le permitía medir la tensión de la batería al conductor, pero de un vehiculo Baker 1912, que usaba una batería de 72V.
Para conectar el motor al negativo de la batería, al iniciar la marcha, el conductor del vehículo cierra la llave “S1”. El positivo de la batería le llega al motor a través del amperímetro y el shunt.

Fig.54 – El circuito real del Baker Electric Runabout
El conductor dispone de un comando consistente en un tambor rotativo instalado en el extremo de un brazo. Cuando el tambor es girado en un sentido el vehículo avanza y cuando es girado en sentido contrario, el vehículo retrocede.
Cuando el tambor es girado en el sentido de avance, cierra  por saltos secuenciales los dos contactos “Forward” y luego, para acelerar, los contactos “S2 Slow”, “S3 Medium” y “S4 Fast”. Para la marcha atrás la operación es la misma, pero girando el tambor en sentido contrario y el contacto que se cierra primero es el “Reverse”.
En avance,  con el primer salto de aceleración, se cierra el contacto “S2 Slow”, quedando el motor alimentado desde el positivo de la batería a través de R1 en serie con el paralelo de R2 y R3. Cada una de las tres resistencias tiene el valor de 1 Ω. O sea que cuando se cierra S1 el motor queda conectado a la batería a través de 1,5 Ω en serie. El motor girará a velocidad lenta, haciendo girar las ruedas traseras, que tracciona engranado, lentamente. El vehículo avanzará a baja velocidad hasta que el conductor gire otro salto angular a su tambor de comando y entonces se cierra “S3”, permaneciendo cerrado “S2”. Entonces el motor recibe el positivo de la batería en serie con el paralelo de R2 y R3. O sea a través de 0,5 Ω.
El vehículo avanzará a velocidad media, hasta que el conductor haga un nuevo salto de giro en el tambor y se cierre “S4”, permaneciendo “S2” y “S3” cerrados también. El vehículo se moverá a velocidad rápida, llegándole el positivo de la batería en forma directa a través del amperímetro y el shunt, sin ninguna de las resistencias R1, R2 y R3 en serie.
Las resistencias de 1 Ω tenían 30cm de largo x 5cm de diámetro y tenían las patas largas, para mejorar la disipación. Observe que por ellas circulaba la corriente del motor. En ellas se producían pérdidas de potencia, pero su intervención no duraba mucho tiempo, de modo que la eficiencia total no era mala.
Las resistencias pierden potencia cuando están en el circuito. Tal controlador es por lo tanto ineficiente excepto a velocidad RÁPIDA. Las velocidades LENTA y MEDIA solo deben usarse brevemente para comenzar. Pero el Baker tiene un ingenioso truco para evitar este problema. El motor también tiene un devanado de campo shunt, lo que lo convierte en un motor compound. Cuando el campo shunt se conecta, al cerrar el interruptor de FRENO S5 (“S5 BRAKE”), se fortalece el flujo. Esto aumenta el par motor y también reduce la velocidad del motor. Esto proporciona una forma de conducir a velocidades más bajas sin las resistencias en el circuito y el consumo de energía.
En la Fig.56 se puede ver que al transformarse el motor serie en compound acumulativo, el torque aumenta y la velocidad baja. Se dice que el motor compound es acumulativo cuando los flujos de los bobinados serie y shunt se suman. Compound diferencial se llama cuando los bobinados producen flujos opuestos, que se restan. En nuestro caso se suman.
El bobinado de campo shunt proporciona otro beneficio: ¡frenado regenerativo! En ALTA velocidad con el interruptor de FRENO activado, el motor intenta mantener una velocidad constante, cuesta arriba o cuesta abajo. Consume más corriente cuesta arriba, tratando de mantener su velocidad. Se convierte en un GENERADOR  cuesta abajo, para limitar su velocidad y recargar las baterías en el proceso.
Cuando el vehículo va cuesta abajo, en una bajada pronunciada con S5 cerrado, podrá llegar la inercia del vehículo a hacer que el motor gire más rápido de lo que lo venía haciendo a expensas de las baterías, tranformándose en un generador y recargando las baterías.

E = K Φ n

Siendo: Φ = Φs + Φsh

Donde Φs y Φsh son los flujos creados por los bobimados serie y shunt respectivamente.

Al hacerse la velocidad n mayor, también lo hará E, superando el valor de V, transformándose en f.e.m, haciendo que la corriente que ella genera en la armadura cambie de sentido con respecto a la que generaba V, cargando la batería. El flujo Φsh permanecerá positivo, ya que el bobinado shunt permanece en todo momento alimentado por la batería. El flujo creado por la bobina serie Φs, cambiará su sentido, siguiendo a la corriente del inducido, pero este flujo es menor que Φsh, porque la bobina serie es de alambre grueso y de pocas vueltas, mientras que la shunt es de alambre fino y de muchas vueltas.
De hecho, ¡el Baker no tiene frenos mecánicos! Depende totalmente del freno eléctrico mientras se conduce, y solo tiene un freno de estacionamiento mecánico para bloquear el motor cuando está parado.
Para un mayor frenado, el conductor podía conmutar a REVERSE mientras iba en forward con S5 abierto. Los interruptores de aceleración S2-S3-S4 ahora proporcionan 3 pasos de par controlado en el sentido reverse para producir la parada. La fuerza de frenado (y la corriente de carga) es bastante grande con S4 cerrado; como para derrapar los neumáticos sobre el pavimento seco.
Para esta última maniobra S5 debe estar abierto, porque si estuviera cerrado al motor compound habría que invertirle los dos bobinados, serie y shunt, para que invierta la marcha. En cambio en el motor serie es necesario solo el serie.

Fig.55 – Voltímetro y amperímetro de  Baker Runabout -1912 (con batería de 72 V)
(fabricado por Weston Electrical Instruments). La corriente será negativa cuando las
baterías se estén cargando.



Fig.56 – Comparación de Torque y Velocidad para serie, shunt y compound

Notas relacionadas
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REFERENCIAS
 [18]   https://www.youtube.com/watch?v=rvaKMVkJiAs   detalles Baker- 1902


Historia de los vehículos eléctricos – 1ra Parte



La categoría “vehículos eléctricos” incluye los vehículos accionados por un motor eléctrico, alimentados por baterías y los alimentados desde líneas eléctricas. En el primer grupo se destacan los automóviles, camiones, bicicletas, motocicletas, ómnibus, las lanchas y los barcos. También ha habido importantes avances en vehículos eléctricos aéreos. El segundo grupo consiste en los trenes, tranvías y trolebuses. Y aunque no sea muy conocido, hubo algunos tranvías que pertenecieron al primer grupo.

Introducción
Es evidente que el desarrollo de los vehículos eléctricos en todos sus tipos ha sido una consecuencia de la invención y desarrollo de los motores eléctricos. Adicionalmente, los vehículos eléctricos accionados por baterías han tenido (y la siguen teniendo hoy en día) una dependencia directa de los avances en la tecnología de las baterías.
Primero la humanidad tuvo que descubrir los principios que rigen los fenómenos eléctricos y químicos de los motores eléctricos y de las baterías y después inventar dispositivos que apliquen y aprovechen eficientemente esos principios. Por último, tuvo que encontrar la forma de fabricarlos a escala industrial, para que resulten prácticos y baratos. Recién en la última década del siglo XIX y en las dos primeras del siglo XX, logró este objetivo y obtuvo la aceptación de los usuarios, compitiendo con los vehículos a vapor de pequeño porte como los automóviles. No obstante, las locomotoras a vapor se mantuvieron en uso hasta mediados del siglo XX. *
Cuando se pensó que ya se habían dado muchos de esos pasos, apareció la competencia de la gasolina y los vehículos con motores de combustión interna y al final de la segunda década del siglo XX, dejaron a los vehículos eléctricos a batería fuera de combate. Desde entonces y hasta comienzos del siglo XXI, los vehículos eléctricos a batería solo fueron utilizados en tareas menores, como pequeños montacargas, o para movilizar a inspectores municipales para control del tránsito urbano, en ciudades como Córdoba, Argentina, en la década del 80 del siglo XX. Esto a pesar de algunos intentos en sentido contrario con poco éxito, llevados a cabo en las décadas del 70/90 del siglo XX.* *
Los tranvías y trolebuses duraron más que los vehículos a batería y su eliminación se produjo simultaneamente en muchas ciudades de países de América y Europa, a principios de la década del 60 del siglo XX, existiendo numerosas teorías conspirativas respecto de estas decisiones. En algunos países de Europa como España, Francia y Gran Bretaña, también fueron eliminados. En otros países de Europa, se mantuvieron vigentes hasta nuestros días y se fueron modernizando y actualizando permanentemente, como ocurrió en Alemania, Austria, Bélgica, Escandinavia, Italia, Países Bajos, Portugal, Suiza, Japón y en toda Europa del Este.
Hasta fines del siglo XIX, los ascensores de los edificios eran principalmente accionados por motores a vapor y también contra esos vehículos de” transporte vertical” tuvo que competir el vehículo eléctrico, venciendo finalmente.
“Con tantas maneras de impulsar la industria y el transporte en la actualidad, las máquinas de vapor parecen una tecnología antigua. Pero en el siglo XIX, la máquina de vapor revolucionó la velocidad a la que viajaban las personas, y cambió fundamentalmente la forma en que se hacía el trabajo e incluso condujo al crecimiento de la vida urbana. En muchos sentidos, la era moderna de la máquina nació una vez que se utilizó el poder del vapor.
Mientras que la máquina de vapor práctica fue inventada por Thomas Newcomen a principios del siglo   XVIII  y mejorada a fines del siglo XVIII por el escocés James Watt y otros, sus usos eran relativamente limitados. Estos motores se usaron principalmente para facilitar las operaciones mineras. A medida que el siglo XVIII llegaba a su fin, se emplearon pequeñas máquinas de vapor para bombear agua sobre las ruedas de los molinos, lo que permitió que algunas fábricas utilizaran la energía resultante para automatizar los procesos. Sin embargo, a comienzos del siglo XIX, la tecnología del vapor estaba lista para cambiar el mundo.
Los experimentos con locomotoras a vapor a principios de siglo XIX condujeron al primer uso comercial de ferrocarriles impulsados ​​por motores a vapor en Inglaterra en 1825. La tecnología se extendió rápidamente y cambió el transporte para siempre. En los Estados Unidos, existían menos de 40 millas (64 Km) de caminos en 1830. Sólo 30 años más tarde 29.000 millas (46.671Km) de camino cruzaron el país. Los efectos en los viajes son difíciles de imaginar para una persona moderna. Antes del transporte ferroviario, cruzar los Estados Unidos podría tomar seis meses. Después de la finalización de un ferrocarril transcontinental estadounidense en 1869, una persona podía hacer el viaje en menos de una semana. Del mismo modo, el siglo XIX vio la maduración de los buques de vapor, que proporcionaban el poder suficiente para transportar personas y carga contra las corrientes y los vientos predominantes.
El uso de motores de vapor también afectó a las fábricas. Las fábricas ya no tenían que estar cerca de una fuente de agua corriente. Esto significaba que las fábricas podrían construirse al lado de las líneas ferroviarias o incluso dentro de las mismas ciudades, lo que llevaría a grandes avances en la productividad y tasas cada vez más altas de crecimiento urbano. En resumen, el poder del vapor redujo el mundo, proporcionó un poder exponencialmente mayor para los esfuerzos humanos y facilitó el nacimiento de la ciudad moderna.”

Fig. 1 – Locomotora a vapor gigante en Londres – mediados de 1800.


Fig.2 – “La Emperatriz”: Locomotora a vapor en Rosario, Prov de Santa Fé, Argentina –  30/03/2014
http://arnoldogualino.blogspot.com.ar/2014/04/locomotora-la-emperatriz-historica-del_2.html
Los automóviles a vapor
Un automóvil a vapor  funciona mediante una máquina a vapor.  Una máquina a vapor es un motor de combustión externa, donde el combustible se quema fuera del motor, a diferencia de un motor de combustión interna, donde el combustible se quema dentro del motor. Los autos a vapor tienen  menor eficiencia térmica, pero es más fácil regular la producción de los gases contaminantes.

Fig.3 – Caricatura de un auto a vapor. Tesis de William B. Fleistcher & Sidney Zafran, 1957, MIT.
Los primeros vehículos experimentales a vapor se construyeron a finales del siglo XVIII y principios de siglo XIX, pero no fue hasta después de que Richard Trevithick desarrolló el uso de vapor a alta presión, alrededor de 1800, que las máquinas a vapor móviles se convirtieron en una propuesta práctica. En la década de 1850 era viable producirlos comercialmente: se utilizaron vehículos de carretera a vapor para muchas aplicaciones.
Los autos a vapor coincidieron con los desarrollos de los motores de combustión interna y motores eléctricos, durante algunas décadas, pero de repente desaparecieron de la escena. En 1930, el mercado de automóviles a vapor había desaparecido.
El desarrollo se vio obstaculizado por la competencia de los autos eléctricos y por el rápido desarrollo de la tecnología de los motores de combustión interna en la década de 1900, lo que llevó a su desaparición comercial.
A  principios del siglo XX el 40% de los automóviles estadounidenses  funcionaban con vapor, (principalmente producidos por las compañías estadounidenses Stanley y White) el 38% con electricidad y el 22% restante con primitivos motores a gasolina. 
En la década de 1830, Oliver Evans diseñó un vehliculo sin caballos, impulsado por vapor, el anfibio Oruktor Amphibolos (Fig.5), el primer intento estadounidense de un "automóvil" y el segundo a nivel mundial, detrás del francés Nicolas Joseph Cugnot  (1769). (Fig.4)

Fig.4 – El vehículo a vapor de Nicolas Joseph Cugnot  (1769).


Fig.5 - El anfibio “Oruktor Amphibolos” de Oliver Evans impulsado
 por vapor,  década de 1830.


Fig.6 –Pequeño automóvil a vapor de mediados dei siglo XIX


Fig.7 – Ómnibus a vapor de 1873


Fig.8 - El presidente estadounidense Theodore Roosevelt (1858 – 1919)
utilizaba un coche oficial a vapor, de la marca White de 30 caballos de fuerza
Fuente: BBC [6]
Los vehículos a vapor, necesitan tener incorporada una caldera para transformar el agua en estado líquido en vapor, para mover el pistón que acciona un movimiento alternativo, que luego es transformado en rotativo para hacer girar las ruedas. Pero si se desea recuperar el vapor usado, transformándolo otra vez en agua líquida, para alimentar la caldera y volver a obtener vapor, hace falta un condensador instalado en el vehículo. Incorporar el condensador dentro del vehículo implicaba aumentar el tamaño de este y también el peso y el costo, por lo que durante mucho tiempo se optó por no incorporar el condensador y desechar el líquido. Esto trajo como consecuencia que había que detener la marcha de los autos a vapor a cada rato, para recargar agua. En los modelos más evolucionados, como el vehículo oficial que usaba Theodore Roosvelt, este problema había sido resuelto con la incorporación del condensador en el vehículo.
Otra desventaja, de los vehículos a vapor de la época, era el largo tiempo de espera necesario al querer iniciar la marcha en frío, ya que había que esperar unos 20 minutos para calentar la caldera y comenzar a producir vapor. En los países con clima invernal muy frío, este tiempo aumentaba de una manera insoportable.
Tractores también a vapor
Los tractores a vapor fueron muy usados en distintos países, antes de que se impusieran los tractores con motor diesel. En la Fig.9, se ve a un grupo de aficionados al vapor, arando un campo actualmente, mediante un tractor marca Case de 65 HP a vapor, que tira un arado de discos. Las 4 personas que están de pié sobre la plataforma de madera, que es arrastrada por el tractor, mediante palancas clavan los discos en la tierra, permitiendo que estos vayan cortando el terreno a medida que el tractor ejerce tracción sobre ellos. El tractor de la Fig.9, modelo 1915, estuvo siempre en Canadá y fue usado para arar campos durante muchos años en el oeste de ese país.

Fig.9 – Tractor de 1915, restaurado en el Museo de Alberta, Canadá, arando un campo actualmente por un
grupo de aficionados.
Y también Tranvías a vapor
Los tranvías a vapor estaban constituídos por dos cuerpos: el de adelante era la locomotora, donde iban los maquinistas operando la máquina a vapor y el de atrás era el vagón traccionado por la locomotora, donde viajaban los pasajeros.

Fig.10 – Tranvía a vapor en Maitland, New South Wales, Australia – 1909.
* * Los experimentos de los años 70 (Diario El País de España) https://elpais.com/elpais/2016/03/30/motor/1459353820_709015.html
“La primera gran crisis energética mundial (1973) impulsó a algunos fabricantes a recuperar los modelos eléctricos y proponer pequeños vehículos pensados para los desplazamientos urbanos diarios, como el Enfield 8000 o el más popular Citicar de Sebring-Vanguard. Ambos podían recorrer unos 65 kilómetros por carga.
Pero fue solo un resurgir fugaz, porque del Enfield, de producción británica, apenas se ensamblaron 120 unidades, mientras que del Citicar, estadounidense, se llegaron a fabricar unos 4.400 entre 1974 y 1977.
El resurgir de los 90
El coche eléctrico moderno, el que se comercializa hoy, le debe mucho al EV-1 que General Motors (GM) presentó en 1996. Se trataba de un modelo a pilas visionario, tanto por su diseño y tecnología como por su rendimiento: inicialmente, con pilas de plomo-ácido, ofrecía una autonomía de hasta 160 kilómetros; después, con la inclusión de nuevas baterías de níquel metal hidruro, llegó hasta 225 kilómetros.
Pero murió pronto, en 1999, cuando GM cesó su producción e inició uno de los mayores culebrones de la historia del automóvil. El fabricante instó a los conductores, que disfrutaban los EV-1 en régimen de alquiler, a devolver los vehículos para retirarlos de la circulación. Y la mayoría acabaron desguazados, a pesar de que muchos de los usuarios estaban dispuestos a comprar el coche.
La marca esgrime que el modelo era demasiado costoso y poco rentable, y que nació como respuesta a la exigencia de una normativa medioambiental que obligaba a los fabricantes a contar con modelos sin emisiones en su gama. Pero la norma cambió al poco tiempo, haciéndose más permisiva, y GM decidió cancelar el proyecto. Al final, se fabricaron poco más de 1.100 unidades.
El documental ¿Quién mató al auto eléctrico?, de 2006, ofrece otra visión diferente de la desaparición del EV-1, basándola en las presiones del lobby del petróleo. 
Nuevo Siglo
Tesla recogió el testigo del EV-1 y en 2008 lanzó su modelo Roadster, que introdujo al vehículo eléctrico en el Siglo XXI. El coche no era otra cosa que un Lotus Elise modificado, pero contaba con unas nuevas baterías de ion litio que llevaron la autonomía a una dimensión desconocida hasta entonces: más de 300 kilómetros.
Todos los coches eléctricos de ahora beben de la fuente técnica de Tesla, que fue la primera en aplicar las baterías de litio que hoy están tan extendidas. Y es que el mayor rendimiento de estas pilas animó a varias marcas a lanzar nuevos modelos a partir de 2010.
De la hornada moderna de eléctricos, sobresale el Nissan Leaf, que ha conseguido ser la propuesta con mayor expansión global y ventas: está presente en América, Europa y Asia, y supera ya las 200.000 unidades comercializadas, lo que lo convierte en el coche a pilas más popular de la historia del automóvil.
La mejora de las baterías, que seguirán ampliando su autonomía, la caída de precios y las próximas normas de emisiones, cada vez más restrictivas, garantizan el futuro al coche eléctrico, que, además, será la base del próximo desafío, el coche sin conductor, autopilotado.”

Fig.11 – El Citicar, el auto eléctrico de EEUU de
la década de 1970.
El motor eléctrico   [13] 
La primera patente de una máquina eléctrica fue emitida al estadounidense Thomas Davenport por su motor eléctrico, el 25 de febrero de 1837. El prototipo que presentó ante la Oficina de Patentes de EEUU fue un pequeño” tren” eléctrico a escala, que giraba sobre una pequeña pista circular con vías, de 4 pies (1,20 metros) de diámetro y lo alimentaba desde una batería de Volta separada y quieta, a través de las vías.
Los autos eléctricos rudimentarios de tamaño real, finalmente se construyeron 30 años después de la muerte de Davenport en la década de 1850. [2]

Fig.12 – Thomas Davenport
 (1802 – 1851)
Fig.13 – Frank Sprague (1857 – 1934) 1851)













En 1886Frank Sprague inventa un motor de tracción de CC de alto par. Funciona a velocidad constante bajo cargas variables y no crea chispas. En 1887 Sprague utiliza su motor de corriente continua en los primeros sistemas comerciales de tranvías eléctricos en América del Norte, comenzando con Richmond Virginia.
La eficiencia de los motores a vapor, de combustión interna y eléctricos  [12]
Motor a vapor a pistón: 15%
Turbina a vapor: 35% - 40%
Motor de combustión interna (ciclo Otto): 30%* (ej: motores a gasolina)
Motores Diesel: 35% - 50%*
Turbina alimentada a fuel – oil: 15 -  30%
Motor eléctrico con escobillas: 40% - 80%
Motor eléctrico sin escobillas: 85% - 90%
* Cuando se usan biocombustibles la eficiencia baja más todavía
Los motores eléctricos utilizados por los antiguos vehículos eléctricos eran todos motores de contínua (dc) y seguramente con escobillas.

La eficiencia de los motores nos indica la habilidad de ellos para transformar la energía que se les entrega de una determinada forma (química, eléctrica, calórica, hidráulica, etc), en energía mecánica, pero no se tiene en cuenta la eficiencia del proceso completo desde la obtención de la energía que se les entrega, el transporte de la misma y la eficiencia con que es aprovechada la energía mecánica entregada por el motor a la carga. Analizar todo el proceso nos permitiría conocer la eficiencia para la sociedad, a lo que tiende el concepto de Tasa de Retorno Energético.  
El motor lleva al generador
En 1869  el belga ZenobeTheophile Gramme patenta la primera dínamo práctica en París.


Fig.14 – Zenobe Theofile Gamme
(1826 – 1901)
Las baterías
Alessandro Volta demostró en 1794 que cuando dos metales y tela o cartón empapados en salmuera, se instalan en un circuito, producen una corriente eléctrica.

Fig. 15 - Alessandro Volta
(1745-1827)
Fig. 16 – La pila de Volta




                                               







En 1800, Volta apiló varios pares de discos de cobre (o plata), alternadamente con discos de zinc separados por una tela o cartón empapado en salmuera (electrolito) para aumentar la conductividad del electrolito. Cuando los contactos superior e inferior estaban conectados por un cable, una corriente eléctrica fluía a través de la pila voltaica y el cable de conexión.
Las baterías recargables, que proporcionaran un medio viable para el almacenamiento de la electricidad a bordo de un vehículo, no llegaron hasta 1859, con la invención de la batería de plomo–ácido por el físico francés Gaston Planté.

Fig.17 – Raymond Gastón Planté
(1834 – 1889) 
Fig.18 – El 1º modelo de la batería que presentó
Planté en 1859 consistía en dos rollos de plomo puro,
separados por un paño de lino, sumergidas en un















Camille Alphonse Faure, otro científico francés, mejoró significativamente el diseño de la batería en 1881; estas mejoras aumentaron considerablemente la capacidad de las baterías y permitieron su fabricación a escala industrial.


Fig.19 – En 1860 Planté presentó a la Academia de Ciencias de París
una nueva batería de  plomo – ácido con 9 celdas.
La batería original de Planté era enorme y dificil de mover. Lo bueno es que esta pesada batería podía generar una gran corriente y mantenerla circulando durante largos períodos de tiempo.
En 1881, Camille Alphonse Faure patentó un método de recubrimiento de placas de plomo con una pasta de óxidos de plomo, ácido sulfúrico y agua, que luego se curó calentando suavemente en una atmósfera húmeda. El proceso de curado hizo que la pasta cambiara a una mezcla de sulfatos de plomo que se adherían a la placa de plomo. Durante la carga, la pasta curada se convirtió en material electroquímicamente activo (la "masa activa") y dio un aumento sustancial en la capacidad en comparación con la batería de Planté. Este fue un gran avance que condujo a la fabricación industrial debaterías de plomo-ácido y un modelo más eficiente y confiable que tuvo gran éxito en los primeros automóviles eléctricos. [9]
El contexto de los hechos
Las frases con que hemos resumido aquí los temas del motor eléctrico y de las baterías, no permiten percibir el ambiente de la época, si no se conocen los descubrimientos e invenciones previas de  todos los investigadores que antecedieron a Davenport y a Planté, cuyos resultados obtenidos no habrían sido posibles, sin los descubrimientos e invenciones de aquellos. Para conocer el contexto de la época y formarse una idea ordenada de cómo fueron ocurriendo los hechos, recomendamos leer la Nota del DR. FRANK WICKS, con acceso en la referencia [2] y también la referencia [13].
La primera locomotora eléctrica del mundo [5]
En la Feria de Comercio de Berlín de 1879, Werner von Siemens presentó el primer ferrocarril eléctrico del mundo con una fuente de energía eléctrica externa. (Fig.20)

Fig.20 - Ferrocarril de exhibición con la primera locomotora eléctrica, 1879
En la segunda mitad del siglo XIX, el transporte público en las ciudades dependía principalmente de los caballos: los carros y tranvías tirados por caballos eran los principales vehículos en las calles, junto con algunos autobuses a vapor. En vista de la explosión demográfica, particularmente en las ciudades con sus innumerables viajeros, el transporte a caballos pronto alcanzó los límites de su capacidad. Y la locomotora a vapor, que se había establecido para viajes de larga distancia, también demostró ser demasiado inflexible para su uso en las ciudades, y la contaminación causada por el hollín y el ruido terminarían siendo insoportables. Entonces, se necesitaba un nuevo medio de transporte.
En 1879 la firma Siemens & Halske presentó, en la Feria de Comercio de Berlín, el primer tren eléctrico del mundo, en el que se suministraban 150 Voltios al motor de la locomotora a través de los rieles. El modelo usado para la demostración (Fig. 20), era dirigido por el maquinista montado sobre una pequeña locomotora, que remolcaba 3 pequeños vagones, con 6 pasajeros a bordo de cada uno de ellos, alrededor de una pista circular de 300 metros de largo a través del recinto ferial. Fue un gran éxito.


Notas relacionadas
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REFERENCIAS
 [18]   https://www.youtube.com/watch?v=rvaKMVkJiAs   detalles Baker- 1902