Frenado por fricción y regenerativo: Cómo los vehículos modernos capturan energía

Convencionalmente, el freno de un coche está diseñado para un solo propósito: detener el vehículo. Consiste en múltiples partes que hacen su funcionamiento algo complejo, aunque la actuación sea solo presionando un pedal. El sistema tiene un gran potencial en eficiencia energética, lo que ha dado lugar al frenado regenerativo.

Aunque el término no es un invento nuevo, es común en coches híbridos y eléctricos para controlar y recuperar energía perdida. El funcionamiento es bastante simple, sigue leyendo para obtener todos los detalles.

Hoy discutiremos los diversos tipos de sistemas de frenado y el frenado regenerativo. También veremos la diferencia entre el sistema de frenado convencional y el frenado regenerativo.

Sistema de frenado convencional

El sistema de frenado convencional es el hidráulico, neumático, mecánico, también conocido como freno de fricción. Esto es porque el freno se acciona mediante el rozamiento de dos superficies. El dispositivo está diseñado para restringir el movimiento absorbiendo energía de un sistema en movimiento, generalmente por medio de fricción. En la mayoría de dispositivos automotrices, el frenado o detención se logra mediante fluido hidráulico. Se purga para obtener el mejor rendimiento del frenado. El frenado hidráulico ha sido explicado extensamente en otro artículo.

El circuito de freno hidráulico contiene un cilindro maestro lleno de fluido hidráulico. Este cilindro maestro está conectado a un cilindro esclavo separado. El pedal de freno está unido al cilindro maestro, lo que hace que el pistón se depresione en el cilindro maestro. Esto fuerza el fluido a través de las tuberías conectadas para llegar a los cilindros esclavos en cada rueda, lo que a su vez fuerza el pistón a accionar los frenos.

Sistema de frenado regenerativo

El sistema de frenado regenerativo se conoce como frenado electromagnético utilizado en coches híbridos y eléctricos. Como se mencionó anteriormente, recupera la energía perdida. El funcionamiento es bastante simple y fácil de entender. La energía perdida en el frenado se recupera y convierte en energía eléctrica para la batería de gran capacidad. La diferencia entre el frenado convencional y el regenerativo (electromagnético) es la creación de energía.

En nuestro artículo anterior, expliqué cómo el sistema convencional de disco y tambor frena y detiene los coches usando fricción. Bueno, el beneficio extra que ofrecen los frenos regenerativos hace que los fabricantes los empleen en vehículos híbridos y eléctricos, ya que añaden el beneficio de recargar las baterías eléctricas.

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Los vehículos diseñados con frenos regenerativos se accionan conduciendo el motor en reversa. Esto se logra al presionar el pedal de freno, el motor eléctrico del vehículo se coloca automáticamente en modo reversa. Hace que el vehículo vaya hacia atrás. Con este principio, las ruedas del coche no solo frenan la rueda sino que también generan electricidad para el coche. Esto es causado por el movimiento inverso que tiene lugar al presionar el freno.

Los vehículos que usan frenado regenerativo también tienen frenos de fricción para apoyar el frenado regenerativo cuando pierde potencia o no suministra suficiente potencia para detener el vehículo. La circuitería electrónica y el ordenador de a bordo del coche determinan cuándo se usará el sistema de frenado por fricción convencional. Al mismo tiempo, manejan el compromiso del movimiento inverso. Habrá una ligera reducción en el impulso del coche, determinada por la fuerza que el conductor ejerza en el pedal. Esto hará que la electrónica del vehículo active los frenos regenerativos y haga que el motor invierta.

Diagrama de frenado regenerativo:

[Diagrama no disponible en el texto original]

El sistema de frenado convencional entra en acción cuando el vehículo necesita una parada rápida y evitar una colisión. El freno se activará. El frenado regenerativo es controlado por un controlador de freno, un dispositivo electrónico que determina cuándo empieza y termina el frenado, usando un control remoto. También determina la velocidad de aplicación, similar al controlador ABS que monitoriza la velocidad de rotación de las ruedas en relación unas con otras. Este sistema de control de freno puede calcular cuánto par está disponible para generar electricidad y también monitorizar la velocidad de las ruedas.

El controlador de freno envía la electricidad obtenida al capacitor durante el frenado, lo que asegura que se entregue la cantidad óptima de electricidad. Esto también previene la sobrecarga en las baterías o capacitores. Finalmente, el controlador de freno elige el sistema de frenado a usar, ya sea el freno de fricción convencional que sirve como respaldo o el frenado regenerativo. Si la fuerza de frenado requerida es demasiado alta para los frenos regenerativos, el controlador de freno activa el freno de fricción para lograr una frenada rápida. Esto ayuda a evitar posibles accidentes.

La diferencia entre el sistema de frenado por fricción y regenerativo es su manera de frenar. Los frenos regenerativos son adecuados para trabajar a velocidades específicas, principalmente en situaciones de parada y arranque. La energía perdida por calor a través de la fricción es de aproximadamente el 80%. El sistema de frenado regenerativo puede recuperar la mitad de la energía perdida y disminuir el consumo de combustible en un 10 a 25%.

Mira el video para aprender más sobre cómo funciona el sistema de frenado regenerativo:

[Video no disponible en el texto original]

En conclusión, la diferencia entre el sistema de frenado por fricción convencional y el sistema de frenado regenerativo es bastante obvia. El sistema de frenado regenerativo obtiene energía extra para alimentar la batería del vehículo, pero frena el coche gradualmente. Mientras que el sistema de frenado por fricción convencional usa fluido hidráulico o proceso mecánico para aplicar el freno. Un buen freno de fricción actúa en cuanto se presiona el pedal de control.

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