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MOTOR. ¿Cómo funcionan los frenos regenerativos?


El frenado regenerativo es un sistema en el cual el motor eléctrico que normalmente conduce un vehículo híbrido o eléctrico puro se opera esencialmente en reversa (eléctricamente) durante el frenado o la inercia.

Cuando se conduce en una zona urbana es frecuente parar y arrancar el coche con relativa frecuencia. Supone una gran pérdida de tiempo, pero también de energía. Hacer que un automóvil avance requiere una gran cantidad de energía, y cada vez que pisamos los frenos, toda la energía acumulada se disipa (se pierde). De acuerdo con las reglas de la física, la energía no puede ser destruida. Eso significa que cuando su automóvil se desacelera, la energía cinética que lo movía hacia adelante tiene que ir a algún lado: se pierde en las pastillas de freno y se libera como calor. Pero, ¿qué pasaría si pudiéramos almacenar esta energía y usarla en la siguiente fase de aceleración? Ese es el principio básico en que se fundamentan los frenos regenerativos, ampliamente usados en los vehículos y trenes eléctricos.

DEFINICIÓN
El frenado regenerativo es un sistema en el cual el motor eléctrico que normalmente conduce un vehículo híbrido o eléctrico puro se opera esencialmente en reversa (eléctricamente) durante el frenado o la inercia. En lugar de consumir energía para impulsar un vehículo, el motor actúa como un generador que carga las baterías de a bordo con energía eléctrica que normalmente se perdería en forma de calor a través de los frenos de fricción mecánicos tradicionales. Como el motor "actúa en reversa", genera electricidad. La fricción (resistencia eléctrica) que la acompaña ayuda a las pastillas de freno normales a superar la inercia y ayuda a reducir la velocidad del vehículo.


Conjunto de motor / generador del Toyota Prius (M / G). Toyota

TRADICIONALES vs REGENERATIVOS
En un sistema de frenado tradicional, las pastillas de freno crean fricción con los rotores de freno para así detener o ralentizar la marcha del automóvil. La fricción también se produce entre las ruedas y la superficie de la carretera. Ambas acciones generan calor a partir de la energía cinética propia del automóvil.

Sin embargo, con los frenos regenerativos, el sistema que conduce el vehículo realiza la mayor parte del frenado. Cuando presiona el pedal del freno en un automóvil híbrido o eléctrico, estos frenos cambian el motor eléctrico del automóvil a modo reversa haciéndolo retroceder, lo que a su vez desacelera las ruedas del automóvil. Mientras funciona hacia atrás, el motor también actúa como un generador eléctrico al crear electricidad que se entrega a las baterías del automóvil para su recarga durante la marcha.

SITUACIONES  DE USO ÓPTIMO
Los frenos regenerativos son más efectivos a ciertas velocidades. En realidad, son más útiles en situaciones de parar y seguir (”Stop and Go”). Los híbridos y los coches eléctricos también llevan frenos de fricción que actúan como sistema de respaldo en escenarios donde el frenado regenerativo no puede suministrar suficiente potencia para detenerse. En estos casos, los conductores deben saber que el pedal del freno podría responder de manera diferente a la presión. A veces se deprimirá más hacia el piso de lo habitual, una sensación que puede ocasionar que los conductores entren en pánico.


Sistema de frenado hidráulico regenerativo

FRENADO REGENERATIVO HIDRÁULICO
Ford Motor Company y Eaton Corporation han desarrollado un nuevo tipo de sistema de frenado regenerativo llamado Hydraulic Power Assist o HPA. Cuando el conductor presiona un freno dotado del sistema HPA, la energía cinética del automóvil acciona una bomba reversible que dirige el fluido hidráulico desde un acumulador de baja presión (un tipo de tanque de almacenamiento) hacia un acumulador de alta presión. Las estimaciones para HPA indican que podría almacenar el 80 por ciento de los movimientos perdidos por la desaceleración y usarlo después para mover el automóvil hacia adelante.


Fuentes:
- Gable, Christine & Scott. "What Is Regenerative Braking?" ThoughtCo, Feb. 11, 2020, thoughtco.com/what-is-regenerative-braking-85380.
- Hydraulic Hybrid Vehicle Layouts. EPA Archives. https://archive.epa.gov/otaq/technology/web/html/prototype-vehicles.html

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