motores

Ventajas

Una de las grandes ventajas de los híbridos es que permiten aprovechar un 30% de la energía que generan, mientras que un vehículo convencional de gasolina tan sólo utiliza un 19%. Esta mejora de la eficiencia se consigue mediante las baterías, que almacenan energía que en los sistemas convencionales de propulsión se pierde, como la energía cinética, que se escapa en forma de calor al frenar. Muchos sistemas híbridos permiten recoger y reutilizar esta energía convirtiéndola en energía eléctrica gracias a los llamados frenos regenerativos. El motor híbrido junto con el diésel o gasoil son una importante opción a tener en cuenta a la hora de comprar un coche. La eficiencia consiste en que duran más, son más limpios. Su eficacia o rendimiento es sobresaliente.
La combinación de un motor de combustión operando siempre a su máxima eficiencia, y la recuperación de energía del frenado (útil especialmente en los tramos cortos), hace que estos vehículos alcancen un mejor rendimiento que los vehículos convencionales o de determinada época, especialmente en carreteras muy transitadas, donde se concentra la mayor parte del tráfico, de forma que se reducen significativamente tanto el consumo de combustible como las emisiones contaminantes. Todos los vehículos eléctricos utilizan baterías cargadas por una fuente externa, lo que les ocasiona problemas de autonomía de funcionamiento sin recargarlas.

[editar] Constitución básica

Motor híbrido 1NZ de Toyota: a la izquierda el motor térmico, a la derecha de la cadena el motor eléctrico de propulsión, a la izquierda de la misma el generador

• Un motor térmico MT, en un extremo del grupo motopropulsor
• Un motor eléctrico MG1 situado a continuación de MT
• Un motor eléctrico MG2 en el extremo opuesto a MT
• Un mecanismo de tracción basado en un tren epicicloidal y una cadena de arrastre situado entre MG1 y MG2

[editar] Funcionamiento

• MG1 carga la batería de alto voltaje y pone en marcha al motor térmico MT
• MG2 es el que arrastra el vehículo en todas las circunstancias, bien solo o bien cooperando con MT, y hace la función de generador durante la frenada. Su alimentación es alterna trifásica. Transmite su par a la corona del tren epicicloidal, la cual es solidaria con el piñón de arrastre de la cadena.

[editar] Tipos de trenes de propulsión

El Toyota Prius Hybrid Synergy Drive es un vehículo híbrido paralelo.

El Chevrolet Volt es un vehículo híbrido enchufable de sistema en serie.

Existen numerosos sistemas híbridos, entre los que destacan tres: el sistema paralelo, el sistema combinado y el sistema de secuencia o en serie.

• En el sistema paralelo, el motor térmico es la principal fuente de energía y el motor eléctrico actúa aportando más potencia al sistema. El motor eléctrico ofrece su potencia en la salida y en la aceleración, cuando el motor térmico consume más. Este sistema destaca por su simplicidad, lo que abre la puerta a la posibilidad de implementarlo en modelos de vehículos ya existentes, sin necesidad de diseños específicos, y facilita la equiparación de su coste al de un vehículo convencional. Este es el sistema que utiliza el Honda Insight.
• En el sistema combinado, más complejo, el motor eléctrico funciona en solitario a baja velocidad, mientras que a alta velocidad, el motor térmico y el eléctrico trabajan a la vez. El motor térmico combina las funciones de propulsión del vehículo y de alimentación del generador, que provee de energía al motor eléctrico, lo que resta eficiencia al sistema. El Toyota Prius utiliza este sistema.
• En el sistema en serie, el vehículo se impulsa sólo con el motor eléctrico, que obtiene la energía de un generador alimentado por el motor térmico. El Opel Ampera que se espera que llegue a su producción en serie en 2011, basado en el Chevrolet Volt, es un híbrido en serie.

Existen también los llamados híbridos enchufables, también conocidos por sus siglas en inglés PHEVs, que emplean principalmente el motor eléctrico y que se pueden recargar enchufándolos a la red eléctrica.
Cada uno de estos sistemas tiene sus pros y sus contras, pero todos ellos tienen un importante componente positivo, ya que indican un esfuerzo serio en investigación y desarrollo de sistemas de propulsión más eficientes y limpios por parte de algunas marcas del sector de la automoción.
Asimismo pueden clasificarse en :

• Regulares, que utilizan el motor eléctrico como apoyo.
• Enchufables, (también conocidos por sus siglas en inglés PHEVs), que emplean principalmente el motor eléctrico y que se pueden recargar enchufándolos a la red eléctrica.

Aunque la tecnología para fabricar un vehículo híbrido es bastante obvia: un generador de combustión interna recarga las baterías cuando el ordenador de a bordo detecta que estas se han agotado. Ni siquiera se necesita que dicho generador mueva las ruedas, el altísimo par de los motores eléctricos moviendo las ruedas evita incluso el uso de una transmisión y un embrague.

[editar] Cadena energética de un vehículo híbrido

Panel de información del vehículo híbrido Toyota Prius.

El panel digital del Ford Fusion Hybrid mantiene registros de las mejorías alcanzadas en el estilo "eco-driving" (arriba) y del tipo de propulsión que está ulizando el vehículo (abajo).

[editar] La cadena cinemática

Un vehículo necesita realizar trabajo para desplazarse; para ello debe adquirir energía de alguna fuente y transformarla, con algún tipo de motor (térmico convencional, eléctrico, etc.), en energía cinética para que las ruedas giren y se produzca el desplazamiento.
Un vehículo clásico toma energía que se encuentra almacenada en un combustible fósil (p.e. gasolina) y que es liberada mediante la combustión en el interior de un motor térmico convencional. El par de salida de ese motor térmico se trasmite a las ruedas.
El motor eléctrico, combinado con el motor de gasolina, es una alternativa al empleo de vehículos únicamente propulsados por energía fósil procedente de fuentes no renovables. Tradicionalmente, los motores que han propulsado a los automóviles han sido sobredimensionados con respecto a lo estrictamente necesario para un uso habitual.

[editar] La potencia

Los automóviles normalmente tienen motores de combustión interna que rondan entre los 60 y 180 CV de potencia máxima. Esta potencia se requiere en situaciones particulares, tales como aceleraciones a fondo, subida de grandes pendientes con gran carga del vehículo y a gran velocidad. El hecho de que la mayoría del tiempo dicha potencia no sea requerida supone un despilfarro de energía, puesto que sobredimensionar el motor para posteriormente emplearlo a un porcentaje muy pequeño de su capacidad sitúa el punto de funcionamiento en un lugar donde el rendimiento es bastante malo. Un vehículo medio convencional, si se emplea mayoritariamente en ciudad o en recorridos largos y estacionarios a velocidad moderada, ni siquiera necesitará desarrollar 20 caballos.
El hecho de desarrollar una potencia muy inferior a la que el motor puede dar supone un despilfarro por dos motivos: por una parte se incurre en gastos de fabricación del motor superiores a lo que requeriría realmente, y por otra, el rendimiento de un motor que pueda dar 100 caballos cuando da sólo 20 es muy inferior al de otro motor de menor potencia máxima funcionando a plena potencia y dando esos mismos 20 caballos. Este segundo factor es el principal responsable de que el consumo urbano de un mismo vehículo equipado con un motor de gran potencia consuma, en recorridos urbanos, muchísimo más que uno del mismo peso equipado con un motor más pequeño. En conclusión, el motor ha de ser el idóneo para el uso al que se destina.

[editar] La eficiencia

Vehículos híbridos en Expo 2005.

Dado que el mayor consumo de los vehículos se da en ciudad, los motores híbridos constituyen un ahorro energético notable, así como elevar la calidad de vida; mientras que un motor térmico necesita incrementar sus revoluciones para aumentar su par, el motor eléctrico en cambio tiene un par (fuerza del motor) constante, es decir produce la misma aceleración al comenzar la marcha que con el vehículo en movimiento.

Interruptor magnetotérmico

Un interruptor termomagnético, o disyuntor termomagnético, es un dispositivo capaz de interrumpir la corriente eléctrica de un circuito cuando ésta sobrepasa ciertos valores máximos. Su funcionamiento se basa en dos de los efectos producidos por la circulación de corriente eléctrica en un circuito: el magnético y el térmico (efecto Joule). El dispositivo consta, por tanto, de dos partes, un electroimán y una lámina bimetálica, conectadas en serie y por las que circula la corriente que va hacia la carga.

Funcionamiento

Al circular la corriente por el electroimán, crea una fuerza que, mediante un dispositivo mecánico adecuado (M), tiende a abrir el contacto C, pero sólo podrá abrirlo si la intensidad I que circula por la carga sobrepasa el límite de intervención fijado. Este nivel de intervención suele estar comprendido entre 3 y 20 veces la intensidad nominal (la intensidad de diseño del interruptor magnetotérmico) y su actuación es de aproximadamente unas 25 milésimas de segundo, lo cual lo hace muy seguro por su velocidad de reacción. Esta es la parte destinada a la protección frente a los cortocircuitos, donde se produce un aumento muy rápido y elevado de corriente.

La otra parte está constituida por una lámina bimetálica (representada en rojo) que, al calentarse por encima de un determinado límite, sufre una deformación y pasa a la posición señalada en línea de trazos lo que, mediante el correspondiente dispositivo mecánico (M), provoca la apertura del contacto C. Esta parte es la encargada de proteger de corrientes que, aunque son superiores a las permitidas por la instalación, no llegan al nivel de intervención del dispositivo magnético. Esta situación es típica de una sobrecarga, donde el consumo va aumentando conforme se van conectando aparatos.

Ambos dispositivos se complementan en su acción de protección, el magnético para los cortocircuitos y el térmico para las sobrecargas. Además de esta desconexión automática, el aparato está provisto de una palanca que permite la desconexión manual de la corriente y el rearme del dispositivo automático cuando se ha producido una desconexión. No obstante, este rearme no es posible si persisten las condiciones de sobrecarga o cortocircuito. Incluso volvería a saltar, aunque la palanca estuviese sujeta con el dedo, ya que utiliza un mecanismo independiente para desconectar la corriente y bajar la palanca.

El interruptor Diferencial: Características e instalaciones básicas

El interruptor diferencial, que algunos denominan "salvavidas" es un interruptor electromecánico especial que, gracias a sus dispositivos internos, tiene la capacidad de detectar la diferencia entre la corriente absorbida por un aparato consumidor y la de retorno. Cuando esta diferencia supera un valor (en general 30 mA), el dispositvo interrumpe el circuito, cortando el suministro de

corriente a toda la instalación.

Con el interruptor diferencial podemos interrumpir el suministro de energía eléctrica cuando esta se deriva a una persona en una cantidad superior a 30 mA, evitando que esta corriente aumente y ponga en peligro la vida. Por esta razón es muy recomendable el tenerlo en toda instalación eléctrica, siendo obligatoria en toda instalación nueva.Los interruptores diferenciales están provistos de un pulsador, que cuando se aprieta provoca un desequilibrio de corriente de 30 mA, que sirve para un control intermitente de su eficacia. Se recomienda pulsarlos una vez al mes.

Si con una parte del cuerpo se roza el conductor de fase y con otra el neutro, la corriente que atraviesa el cuerpo recorre en igual cantidad ambos conductores y, por tanto, el interruptor diferencial no tiene porqué intervenir. en cambio, sí que intervendrá cuando se halle en presencia de una simple dispersión de corriente (siempre y cuando corresponda a un valor superior al graduado) determinada por una deficiencia de aislamiento de la instalación o de un aparato conectado a ella.

Interruptores Termomagnéticos: (Norma IRAM 2169 de junio de 1991 ó IEC 889 - 1988.)

Estos interruptores protegen contra sobrecargas de las instalaciones de cableado en edificios. Actúan con un porcentaje por encima de la corriente nominal por acción térmica o por acción de una sobrecarga de varias veces la corriente nominal por acción magnética. Están capacitados para abrir el circuito en el caso de una corriente de varios cientos de veces la corriente nominal (cortocircuito).

Interruptores Térmicos:

Estos interruptores igualmente protegen contra sobrecargas de las instalaciones de cableado en edificios, pero solo actúan con un porcentaje por encima de la corriente nominal por acción térmica. Están capacitados para abrir el circuito en el caso de una corriente de varios cientos de veces la corriente nominal (cortocircuito). Debido a que solo actúan por acción térmica, no son usados con frecuencia en instalaciones eléctricas, por lo que solo vamos a hablar de interruptores termomagneticos.

Clasificación:

1) Por capacidad de cortocircuito nominal:

1.500 - 3.000 - 4.500 - 6.000 - 10.000 - 15.000 - amper.

Los más utilizados en instalaciones domiciliaria son los de 3.000 Amper. (Debe conocerse la corriente presunta de cortocircuito para establecer si 3000 amper son suficientes).

Características de Operaciones tiempo-corriente.

Ensayo	Tipo	Corriente de ensayo	Condición Inicial	Límite del tiempo de desconexión y de no desconexión	Resultado a Obtenerse	Observaciones
a	B, C, D	1.13 ln	Frío *	t>=1h para I =<63A) t>=2h para In =<63A)	No Desconexión	-
b	B, C, D	1.45 ln	Inmediatamente después del ensayo a)	t>1h para I =<63A) t<2h para In >63A)	Desconexión	Corriente aumentada en forma continua en 5s
c	B, C, D	2.55 ln	Frío *	1s< t < 60s /I =<32A) 1s< t < 120s /In >32A)	Desconexión	-
d	B C D	3 In 5In 10 In	Frío *	t >=0,1s	No Desconexión	Corriente establecida por cierre de un interruptor aux.
e	B C D	5 In 10 In 20 In	Frío *	t < 0,1s	Desconexión	Corriente establecida por cierre de un interruptor aux.