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TECNOLOGÍA. Frenado regenerativo: ¿qué es y como funciona?

 

El frenado regenerativo convierte la energía cinética de su automóvil en electricidad para cargar la batería y aumentar la eficiencia.

Si está interesado en comprar un automóvil eléctrico o híbrido, es posible que haya oído hablar del frenado regenerativo. Pero, ¿qué significa este término y cómo es conducir un automóvil con este sistema? Siga leyendo para descubrir todo lo que necesita saber.

Cuando pisa el pedal de freno de su automóvil de gasolina o diésel, el líquido hidráulico empuja las pastillas de freno contra los discos de freno en cada rueda (o tambores en los modelos más antiguos y más baratos). La fricción resultante reduce la velocidad del automóvil, genera calor y desgasta el material de las pastillas y los discos en el proceso.

El frenado regenerativo es una forma de tomar la energía desperdiciada del proceso de desaceleración de un automóvil y usarla para recargar las baterías del automóvil. En un automóvil normal, el frenado simplemente desperdicia energía, pero con el frenado regenerativo, parte de la energía se puede reutilizar.

Los sistemas de frenado regenerativo son comunes en muchos automóviles modernos. En los modelos de gasolina y diésel, se usa para cargar la batería que ejecuta varios sistemas auxiliares en el automóvil, lo que significa menos trabajo para el motor y menos combustible quemado. En estos coches, el sistema es prácticamente imperceptible para el conductor, pero en los coches híbridos y eléctricos puros, el frenado regenerativo tiene un papel más activo y evidente. En estos modelos, la regeneración de los frenos puede ayudar a cargar las baterías más grandes que impulsan directamente el automóvil. 

¿Cómo funciona el frenado regenerativo?

El motor eléctrico de su automóvil híbrido o eléctrico funciona en dos direcciones: una para impulsar las ruedas y mover el automóvil, y la otra para recargar la batería. Cuando levanta el pie del pedal del acelerador y lo coloca en el freno, el motor cambia de dirección y comienza a devolver energía a la batería.

Cuando este proceso se activa, puede sentir que el automóvil comienza a disminuir la velocidad. Es una sensación diferente en cada automóvil que tiene esta función, porque los fabricantes pueden programar la cantidad de frenado regenerativo que se produce al levantar el pedal. 

Todos los vehículos todavía tienen frenos normales, por lo que si pisa el pedal lo suficientemente fuerte, el sistema hidráulico se activará para detenerlo rápidamente (dependiendo de su velocidad). Nuevamente, diferentes coches tendrán diferentes cantidades de fuerza en el pedal necesarias para que los frenos se activen. 

¿Cómo se siente el frenado regenerativo?

Hay muchos autos con frenado regenerativo y todos se sienten un poco diferentes de usar. De hecho, en la mayoría de los automóviles eléctricos, incluso puede adaptar la forma en que se siente según sus preferencias. 

Si desea recolectar la mayor cantidad posible de energía perdida, puede configurarlo en la configuración máxima, o si odia la sensación de que el automóvil frena, puede apagarlo. En la mayoría de los casos, las luces de freno del automóvil se encenderán si el automóvil reduce la velocidad rápidamente, incluso si ni siquiera está tocando el pedal del freno.

Algunos automóviles incluso tienen un sistema de control de crucero automático que utiliza la regeneración de frenos. El automóvil de adelante es monitoreado por sensores y la regeneración de los frenos se usa para igualar la velocidad de ese automóvil en la carretera.

En muchos vehículos eléctricos, cuando suelta el pedal por completo, se siente como si tuviera el pie firmemente en el freno. Esto a menudo se conoce como conducción con un solo pedal, ya que necesita modular el pie derecho para acelerar y reducir la velocidad, en lugar de cambiarlo entre los pedales del freno y del acelerador.

En la práctica, los frenos regenerativos necesitan tiempo para ralentizar las cosas, por lo que la mayoría de los vehículos que los usan también tienen frenos ordinarios (de fricción) trabajando al lado (esa también es una buena idea en caso de que fallen los frenos regenerativos). Ésa es una de las razones por las que los frenos regenerativos no ahorran el 100 por ciento de la energía de frenado.

¿Cómo utilizan los diferentes vehículos los frenos regenerativos?

En los automóviles eléctricos e híbridos, los frenos regenerativos cargan el paquete de baterías principal, extendiendo efectivamente el rango del vehículo entre cargas. Algunos vehículos utilizan bancos de supercondensadores para almacenar energía en lugar de baterías.

La capacidad absorbida de la energía regenerativa es limitada debido a la capacidad del motor y al límite de corriente de la batería. Como resultado, no solo se debe utilizar el freno eléctrico regenerativo, sino también el freno mecánico. Esto se convierte en un problema grave en un vehículo pesado. Para aumentar la energía regenerativa, se necesitan un motor grande y una batería grandes, sin embargo, es muy difícil debido al costo y al límite de la capacidad del inversor. 

Eficiencia del frenado regenerativo

La eficiencia del frenado regenerativo depende en gran medida del tipo de vehículo y del estilo de conducción de cada propietario. Naturalmente, los vehículos que producen más energía cinética maximizarán la cantidad de electricidad que se puede almacenar. Esto incluye vehículos más grandes cuyos sistemas de frenado deben ejercer más energía para detener el impulso que crean, así como vehículos más pequeños que se encuentran con mayor frecuencia en el tráfico de frenado y arranque debido al uso repetitivo de los frenos.

Además, los vehículos que conducen más cuesta abajo experimentarán los beneficios del frenado regenerativo más que los que no lo hacen. Las cifras proporcionadas por Eletrek muestran que los frenos regenerativos tienen una eficiencia de alrededor del 60-70% .

Más que eso, debido a que los sistemas de frenos regenerativos dependen del motor en sí más que de componentes separados, los frenos son mucho más duraderos y requieren un mantenimiento menos frecuente. En una encuesta realizada por TorqueNews , el 60% de los propietarios de Prius dijeron que sus coches  recorrieron 100.000 millas antes de requerir un mantenimiento estándar de los frenos, mientras que el 20% dijo que las mismas piezas no necesitaban ser reemplazadas hasta después de 200.000 millas. A modo de comparación, los frenos tradicionales generalmente deben cambiarse después de 50.000 millas (unos 60.000 kms), lo que demuestra un enorme aumento en la longevidad.

¿Y las desventajas?

Debido a que la eficiencia de los frenos regenerativos depende del comportamiento de cada conductor, no siempre tienen las mismas ventajas. Conducir largas distancias a velocidades constantes , como la típica de conducción en carretera, hace que un motor eléctrico gaste energía sin recibir energía reciclada a cambio del sistema de frenado regenerativo, creando una demanda de energía que no se puede satisfacer internamente.

De manera similar, los conductores que se detienen abruptamente mientras conducen a altas velocidades en lugar de detenerse gradualmente, obligan al vehículo a usar sus frenos convencionales de acción más rápida. Los resultados son los mismos: omitir el sistema regenerativo significa que el vehículo no puede capturar la energía cinética producida por los frenos, lo que reduce sustancialmente su eficiencia.

Tecnología para vehículos de mejor rendimiento

Aún así, el frenado regenerativo es una característica increíblemente efectiva de los vehículos eléctricos. Al capturar la energía creada por el propio vehículo, maximizan la eficiencia y reducen la necesidad tanto de frenos hidráulicos derrochadores como de sesiones de carga frecuentes. Más que eso, reducen la presión que las paradas frecuentes pueden ejercer sobre los sistemas de frenado hidráulico y aumentan enormemente la fuerza y ​​la resistencia de los vehículos eléctricos.

El frenado regenerativo recupera parte de la energía cinética que de otro modo se convertiría en calor y, en cambio, la convierte en electricidad. En este sistema, el motor impulsa las ruedas durante la aceleración o el crucero, pero las ruedas impulsan el motor mientras desacelera. Este flujo de energía bidireccional permite que el motor actúe como un generador, resistiendo la rotación de las ruedas y creando electricidad para recargar la batería del vehículo.

Hay dos condiciones cuando ocurre la regeneración: 

1. Cuando el conductor aplica el pedal del freno

2. Cuando el conductor suelta el pedal del acelerador y el vehículo se desplaza por inercia

En ambos casos, el sistema genera electricidad para recargar la batería. Los conductores pueden ver este efecto regenerativo en el indicador de carga del vehículo, que lo muestra como energía que fluye de las ruedas a la batería.

La cantidad de electricidad que genera el sistema es proporcional al nivel de fuerza de frenado. Eso significa que cuanto más fuerte es la fuerza de frenado, mayor es la corriente eléctrica. En última instancia, la cantidad de energía que captura el sistema depende de la velocidad del vehículo y la duración de la aplicación de los frenos.

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