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Autos híbridos




Enviado por Jorge Aucay Pauta



  1. Resumen
  2. Introducción
  3. Autos
    híbridos
  4. Funcionamiento
  5. Sistema y partes principales
  6. Configuraciones
  7. Conclusiones
  8. Bibliografía

Resumen

En el presente ensayo presentaré una
explicación acerca de la importancia de utilizar una
tecnología que comprende energía alternativa para
un uso muy práctico, pero sobretodo necesario, para la
conservación del planeta y de los recursos no renovables;
además daré un concepto corto, pero adecuado acerca
de lo que es la tecnología híbrida en los
automóviles, así como también las diferentes
partes que componen un auto con esta tecnología.
Serán explicadas cada una de los elementos que lo
conforman y además se presentará los tipos de
configuraciones.

Introducción

Es muy común hoy en día hablar de la
tecnología híbrida en automóviles, sin
embargo es un campo que necesita mucho trabajo para s desarrollo.
En la actualidad el temor a un mundo sin combustible a un futuro
no muy lejano, ha llevado a varias empresas fabricadoras de
vehículos a buscar medios alternativos para combatir esta
crisis segura. La tecnología hibrida presenta un factor
muy favorable para éste fin, ya que nos podría
aventajar en un futuro, para no depender de combustible derivado
del petróleo.

El fabricante Toyota por ejemplo esta desarrollando una
serie de alternativas a los vehículos convencionales que
consumen combustibles fósiles, desarrollando nuevas
tecnologías que van desde los vehículos
híbridos actuales hasta los que son impulsados por
hidrogeno (FCHV: Fuel Cell Hybrid Vehicle).

Autos
híbridos

Shan llamado "híbridos" a los automóviles
que utilizan un motor eléctrico, y un motor de
combustión interna para realizar su trabajo. A diferencia
de los automóviles solo eléctricos, hay
vehículos híbridos que no es necesario conectar a
una toma de corriente para recargar las baterías, el
generador y el sistema de "frenos regenerativos" se encargan de
mantener la carga de las mismas.

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Al utilizar el motor térmico para recargar las
baterías, se necesitan menor número de estas por lo
que el peso total del vehículo es menor ya que el motor
térmico suele ser pequeño.

Tradicionalmente, los motores que han propulsado a los
automóviles convencionales han sido sobredimensionados con
respecto a lo estrictamente necesario para un uso habitual. La
nota dominante ha sido, y es aún, equipar con motores
capaces de dar una potencia bastante grande, pero que sólo
es requerida durante un mínimo tiempo en la vida
útil de un vehículo.

Funcionamiento

Los híbridos se equipan con motores de
combustión interna, diseñados para funcionar con su
máxima eficiencia. Si se genera más energía
de la necesaria, el motor eléctrico se usa como generador
y carga la baterías del sistema. En otras situaciones,
funciona sólo el motor eléctrico,
alimentándose de la energía guardada en la
batería. En algunos híbridos es posible recuperar
la energía cinética al frenar, que suele disiparse
en forma de calor en los frenos, convirtiéndola en
energía eléctrica. Este tipo de frenos se suele
llamar "regenerativos".

La combinación de un motor de combustión
operando siempre a su máxima eficiencia, y la
recuperación de energía del frenado (útil
especialmente en la ciudad), hace que estos vehículos
alcancen mejores rendimientos que los vehículos
convencionales. Se dispone de un sistema electrónico para
determinar qué motor usar y cuándo
hacerlo.

Sistema y partes
principales

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Motor a gasolina.- generalmente es el mismo
utilizado por los vehículos actuales, y llegaría a
ser una alternativa en caso de necesitarlo.

Tanque de gasolina.- es la fuente de
energía del motor a gasolina.

Baterías.- es la fuente de energía
del motor eléctrico, a diferencia de la gasolina en el
tanque de combustible, que solo puede proveer de energía
al motor de gasolina, el motor eléctrico en el auto
híbrido puede suministrar energía a las
baterías , así como obtenerlas de estas.

Motor eléctrico.-Se investigan por razones
de ligereza, robustez y rendimiento, motores de alterna
trifásica, cuyo funcionamiento sería parecido a un
motor de 3 cilindros. Puede usarse uno solo, dos (en cada una de
las ruedas de un eje) o cuatro (en cada rueda). Pueden ser de
corriente continua o alterna.

Generador.- Es parecido a un motor
eléctrico pero éste sólo trabaja para
producir energía eléctrica, mas usado en la
configuración en sérielo normal es q sea de
corriente alterna.

Convertidor.- Es una batería muy
pequeña que alimenta a una tensión baja y poca
peligrosa (12v), luces, limpiaparabrisas, etc., mediante un
convertidor electrónico a transistores.

Cargador.- transforma la corriente alterna de
220v obtenida en las tomas de corriente continua a la
tensión determinada.

Variador.- Toma energía de la
batería y la inyecta en el motor en función de la
posición del acelerador. Es decir que transforma corriente
continua procedente de la batería en alterna
variable.

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Transmisión.- En un auto híbrido la
transmisión cumple la misma función básica
que en un auto convencional. El sistema depende de cada
vehículo.

Configuraciones

Los híbridos se pueden fabricar en diferentes
configuraciones:

Paralelos: tanto la parte eléctrica como
la térmica pueden hacer girar las ruedas.

En serie: solo la parte eléctrica da
tracción, el motor térmico se utiliza para generar
electricidad.

También se pueden clasificar según sea la
carga de las baterías.

Regulares: se recargan por el funcionamiento
normal del vehículo.

Enchufables: también se recargan
conectándose a la red eléctrica.

a. Híbridos en serie

En estos vehículos el motor de
combustión proporciona movimiento a un generador que o
carga las baterías o suministra la potencia directamente
al sistema de propulsión (motor eléctrico) y por lo
tanto reduce la demanda a la batería.El dispositivo
generador se utiliza principalmente como un ampliador de
prestaciones, por lo que en la mayoría de los
kilómetros se circula con las baterías. Cuando la
duración del viaje excede a las prestaciones de la
batería, el dispositivo generador se enciende.

El motor térmico impulsa un generador
eléctrico, normalmente un alterador trifásico, que
recarga las baterías, una vez rectificada la corriente, y
alimenta al motor o motores eléctricos y estos son los que
impulsan al vehículo.

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La batería se dimensiona en función de los
picos de demanda.

Así, a altas velocidades, sólo parte de la
energía proviene de las baterías, siendo
éstas las que suministran la potencia necesaria para
aceleraciones y adelantamientos. A velocidad de crucero, la
potencia generada en exceso se utiliza para recargar las
baterías. Este sistema resulta eficiente si el 80% de los
kilómetros recorridos son alimentados por la
energía de las baterías que se han recargado desde
la red.

La desventaja de este tipo de vehículos es que
toda la energía producida por el motor térmico
tiene que atravesar el generador eléctrico sufriendo
muchas pérdidas, debido a la transformación de
energía mecánica a eléctrica, y toda la
energía para la tracción tiene que pasar por el
motor eléctrico.

b. Híbridos en paralelo

Este tipo de vehículo utiliza dos sistemas de
tracción en paralelo. Según esta
configuración ambos proveen de potencia a las ruedas de
modo que los dos sistemas pueden ser utilizados
independientemente o simultáneamente para obtener una
potencia máxima.

Aunque mecánicamente más complejo, este
método evita las pérdidas inherentes a la
conversión de energía mecánica en
eléctrica que se da en los híbridos en serie.
Además como los picos de demanda de potencia le
corresponden al motor de combustión interna, las
baterías pueden ser mucho menores.El motor a gasolina
entra en funcionamiento cuando el vehículo necesita
más energía. Y al detenerse, el híbrido
aprovecha la energía normalmente empleada en frenar para
recargar su propia batería (frenado
regenerativo).

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Como los patrones de uso de los automóviles
tienden a viajes cortos y frecuentes, un híbrido en
paralelo trabajará la mayor parte del tiempo sólo
con motor eléctrico (este funcionamiento seria el ideal,
aunque la realidad demuestra que actualmente las baterías
de los híbridos tienen muy poca autonomía y por lo
tanto estos vehículos funcionan mayormente impulsados por
el motor térmico).

Dentro de los vehículos híbridos
"paralelos" podemos distinguir dos arquitecturas: los que usan un
generador independiente para cargar las baterías, o los
que aprovechan el motor eléctrico para funcionar
también como generador.

Con generador independiente: su inconveniente es que
tiene mas componentes, el generador, el conversor de corriente
alterna a corriente continua y la transmisión ente el
motor térmico y el generador por lo que será
más pesado y caro. Sin embargo tiene la ventaja que el
generador al estar diseñado para funcionar sólo
como generador, será más eficiente que el motor
funcionando como generador.

El vehículo híbrido paralelo con generador
independiente también se le clasifica como vehículo
híbrido "paralelo-serie". Esta configuración
combina las ventajas de ambos sistemas y es la mas utilizada por
los fabricantes de automóviles como por ejemplo: Toyota en
su modelo Prius.

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Los tiempos de funcionamiento del motor eléctrico
(motor) y del motor térmico (engine) se reparten en
distinta proporción dependiendo de la configuración
del vehículo híbrido. Para verlo mas claro tenemos
la gráfica inferior donde se ve que en el híbrido
"serie" los tiempos de funcionamiento se reparten por igual al
50%, en el híbrido "paralelo" sin embargo funciona mucho
mas el motor térmico, en el híbrido
"paralelo/serie" funciona mas tiempo el motor
eléctrico.

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Conclusiones

Es importante recalcar, que la tecnología hibrida
nos presenta una gran alternativa, no solo de energía sino
también en costos y en modelos quizá más
adecuados para una variedad de gustos exigentes: además
que presentan una ventaja al momento de recargar la
energía vehícular.

Este tipo de autos son el futuro principalmente para el
bien ambiental. En muchos países la tecnología
híbrida ya se presenta en algunos vehículos pero
aun el principal impedimento para adquirirlos es el costo, por lo
tanto no presentan una mayoría en cantidad del patio
vehicular en la mayoría de los países del
mundo.

Bibliografía

[1]
http://www.mecanicavirtual.org/hibridos.htm

[2]
http://blog.espol.edu.ec/luisluna/2010/11/16/57/

[3]
http://155.210.144.53/contenidos/cursos/AEI/10-11/Programa_10_11.pdf

[4]
http://www.news.com/New-Samsung-panel-pictures-inch-

thick-TV/2100-1041_3-5712842.html

[5]
http://www.slideshare.net/gruponumero3/vehiculos-hibridos-531086813

[6]
http://pubs.acs.org/subscribe/journals/tcaw/10/i11/html/11felto

[7] http://www.calameo.com/books/000480403cb6198939a73

[8] http://expodime.cucei.udg.mx/sep2004/memoria/Folio_15.pdf

 

 

Autor:

Jorge Aucay Pauta

 

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