Revista de Divulgación Científico-Tecnológica del Gobierno del Estado de Morelos

Frenado Regenerativo

Electrónica
La  contaminación ambiental  es uno de los más severos problemas que existe provocada principalmente por los vehículos de combustión interna. En México, Chile  y  Brasil la contaminación del aire por fuentes contaminantes tiene los siguientes promedios: vehículos particulares y de transporte público 75 %, industria en general 6 %, generación de energía termoeléctrica 4 %, otras fuentes (tierra, descomposición de basura y otras partículas en suspensión) 15 %. Debido a esto, el uso del vehículo eléctrico es una de las soluciones para acabar con ese 75 % de contaminación. Algunos de los principales problemas de este vehículo son su costo, su autonomía  y sus prestaciones; sin embargo, aun bajo estos inconvenientes dejaríamos de consumir un combustible que daña nuestra capa de ozono y cuyo precio parece nunca detenerse. Por otro lado, las reservas de este elemento se están agotando y debemos dirigir nuestras miradas a las energías alternas que la propia naturaleza nos proporciona, como la del sol, de los vientos, de los mares, bioenergía, potencial y cinética.

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El vehículo eléctrico

El vehículo eléctrico no es una tecnología nueva; de hecho el primer vehículo fue presentado en 1830 y alcanzaba los 100 kilómetros por hora y fue  inventado  por el escocés Robert Anderson. A pesar de este comienzo prometedor, en la industria automotriz la producción de vehículos se descontinuó completamente debido a las ventajas que comenzaron a tener los vehículos de combustión interna. Uno de los inconvenientes de estos vehículos es que su banco de baterías no puede almacenar grandes cantidades de energía por lo que su autonomía se ve reducida. Por lo que, al no existir un desarrollo importante en los sistemas de acumulación de energía, fue imposible competir con los vehículos de combustión interna. La única manera incrementar su autonomía es usar un número mayor de  baterías, lo que trae consigo que aumente el peso del vehículo, pero además éstas tienen un costo elevado, y la otra usar una segunda fuente de almacenamiento de energía como son los ultra capacitores (dispositivos electrónicos usados para almacenar energía eléctrica)
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El frenado regenerativo

Existen varios inconvenientes por los cuales el vehículo eléctrico no es muy aceptado, algunos de ellos son: su costo, su autonomía, el rango de velocidad, no existen tomas de energía, la carga de un banco de batería es lenta. De estos puntos el que más pesa es su autonomía. Se han hecho estudios para resolver este problema, entre ellos el desarrollo de mejores baterías que puedan almacenar más energía que las actuales. Otra alternativa es introducir una segunda fuente de almacenamiento de energía como los ultracapacitores. La ventaja que tienen estos dispositivos es que durante el frenado regenerativo pueden soportar los picos de energía que es devuelta a la batería, la cual no es apta para recoger toda esa energía por los picos de corriente que se presentan  dañando  a la misma y acortando su vida.
El frenado regenerativo es una opción viable para  ampliar el rango de conducción de un vehículo; este funciona de la siguiente manera: cuando ponemos un vehículo en marcha, mucha energía cinética se almacena en las inercias rotacionales y es desechada al ambiente cuando usamos el freno mecánico. La manera de recuperar esta energía es mediante el frenado regenerativo, es decir, cuando provocamos que la velocidad del rotor se vaya arriba de la velocidad del campo magnético del estator, el motor actúa como generador; durante esta fase la máquina absorbe potencia mecánica por el eje  haciéndose negativa la potencia en el entrehierro (espacio de aire comprendido entre el estator y el rotor), generando un par negativo que opera como freno. Si la potencia se hace negativa, la transferencia de energía se hace del rotor al estator, entregando la máquina energía eléctrica al banco de baterías.
Existe una forma natural de hacer esto durante el descenso de pendientes; en este escenario el par motor actúa como freno haciendo que el vehículo descienda a velocidad constante, la otra es mediante un sistema de control en un terreno plano, el cual reduce la frecuencia aplicada al estator durante el tiempo que el acelerador se ha dejado de pisar. Normalmente se pretende que durante la detenida del vehículo actué el freno regenerativo y se deje como última instancia el freno mecánico, esto es con el fin de recuperar la mayor cantidad de energía durante todo el proceso de frenado. El objetivo de la segunda unidad de almacenamiento es que con ella se puede recuperar una mayor cantidad de energía; sin embargo, no debemos olvidar que mucha de la energía se pierde en las fuerzas resistivas a la que se enfrenta el vehículo y en las eficiencias de los componentes como el banco de baterías, el inversor, el motor y la transmisión.

Ing. Gabriel Beltrán Román / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
División Académica de Mecánica Industrial de la Universidad Tecnológica Emiliano Zapata del estado de Morelos.
Dr. Abraham  Claudio Sánchez / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico.
Archivo: Electrónica de potencia