Un sueño eléctrico 

El Grupo de Electrónica Aplicada (GEA), de la Facultad de Ingeniería, trabaja en el diseño de un prototipo de colectivo eléctrico para transporte urbano de pasajeros. Los especialistas, en conjunto con otros grupos de la UNRC y también de otras universidades, trabajan en convenio con la empresa Zanello para desarrollar un vehículo híbrido, cuya tracción se logrará con el uso combinado de motores eléctricos y un pequeño grupo moto-generador diesel 

Se estima que en la actualidad hay más de mil millones de vehículos en el mundo. Si todos estos vehículos fuesen equipados con motores de combustión interna convencionales (gasoil, nafta, etc.) los niveles de contaminación serían inaceptables para el planeta. Así, han surgido, en todo el mundo, legislaciones que promueven y hasta exigen el uso de “vehículos de emisión cero” o no contaminantes. Hasta el momento, la única tecnología disponible, madura, para producir estos vehículos es la de vehículos eléctricos. 
Ante esta problemática, investigadores de la UNRC se encuentran desarrollando la tecnología y las partes necesarias para  integrar un prototipo experimental de vehículo eléctrico para transporte urbano de pasajeros. El Grupo de Electrónica Aplicada (GEA), de la Facultad de Ingeniería, unidad ejecutora de esta propuesta, lleva adelante las tareas relacionadas con el control de motores de tracción. Se han sumado a este proyecto otros dos equipos de la UNRC, el Grupo de Química de los Polímeros (GQP) y el Laboratorio de Máquinas Térmicas e Hidráulicas (LMTH).
El vehículo en desarrollo poseerá un pequeño motor térmico del tipo estacionario, de alto rendimiento y mínimo nivel de contaminación. Este motor accionará un generador cuya potencia nominal es aproximadamente la potencia media requerida por el vehículo. Todo esto hace que sea menos contaminante y más eficiente que un vehículo convencional.
La potencia pico necesaria para la aceleración del vehículo se obtendrá de un banco de supercapacitores, los que también serán desarrollados en la UNRC.
Este banco de capacitores más un banco de baterías serán cargados por un generador en los instantes que el vehículo requiere una potencia menor que la generada (cuando está parado o circulando con velocidad constante) o a través de la recuperación de la energía de frenado, realizada por los motores eléctricos de tracción.
Tanto los motores eléctricos de tracción como el generador serán de un nuevo tipo, de flujo axial, con imanes permanentes, de alto rendimiento, proyectados y construidos especialmente para este proyecto.
Los motores tendrán un control electrónico que permitirá manejar eficientemente la potencia generada y recuperar la energía de frenado del vehículo.
El vehículo eléctrico tendrá un sistema de supervisión y control central y una red de comunicación local especialmente diseñada para el control y supervisión del vehículo. A través de ella se comunicarán todos los módulos inteligentes del sistema.
A partir de las experiencias por realizarse con el prototipo experimental a ser desarrollado se podrá evaluar, fehacientemente, la posibilidad de pasar a una etapa de prototipo industrializable para la producción en series competitivas.
La dirección del proyecto está a cargo del doctor en ingeniería eléctrica Guillermo García y también participan Guillermo Bossio, José Bossio, Cristian De Angelo, Pablo de la Barrera, Gioacchino Di Gianantonio, Cristian Falco, Daniel Forchetti, Gastón García, Javier Juaneu, Roberto Leidhold, Diego Molineris, Gerardo Morichetti, Germán Oggier, Laura Pérez, Jorge Solsona, María I. Valla y Tomás Vega.
¿Cómo será el vehículo?
El vehículo que se está desarrollando poseerá un pequeño motor diesel que acciona un generador eléctrico trifásico. Tanto el motor diesel como el generador trabajarán, la mayor parte del tiempo, en su punto de operación de máximo rendimiento.
La energía generada será transferida hacia un sistema almacenador constituido por un banco de supercapacitores y un banco de baterías. Este banco será cargado por el generador cuando el vehículo requiera una potencia menor que la generada o durante el frenado regenerativo realizado con los motores eléctricos de tracción.
A partir del almacenador de energía serán alimentados, a través de sus controladores, los motores de tracción. Estos motores estarán acoplados mecánicamente a las ruedas del vehículo y serán del tipo de imán permanente, de flujo axial, de alto rendimiento.
El almacenador de energía también alimentará diferentes accesorios del vehículo, a través de conversores de corriente continua a alterna y alterna a continua.
El bloque gerenciador de energía será el encargado de controlar los flujos de energía entre las diferentes partes. Esto se realizará a través de una red de datos que comunica entre sí a todos los subsistemas del vehículo.
El bloque supervisión y control estará compuesto por un computador “maestro” que se comunica con un módulo de interface con el usuario a través del cual el conductor dirigirá el vehículo y también supervisará el estado de los diferentes subsistemas, sensores y actuadores del vehículo (velocidad, temperatura, presión, estado de carga de las baterías y supercapacitores.).
Algunos cálculos preliminares muestran que, en el sistema propuesto, la potencia requerida por el motor diesel es de alrededor del 50% de la requerida por un vehículo equivalente convencional.
Existen antecedentes que muestran que un vehículo de estas características produce una contaminación de aproximadamente el 10% y tiene un consumo cercano al 50% del correspondiente a un vehículo equivalente convencional.
El notable ahorro de energía y mínima contaminación conseguidos con este tipo de vehículos, se deben a que el generador sólo tiene que entregar una potencia constante, correspondiente a la media solicitada por el vehículo. En estas condiciones, puede conseguirse que el motor diesel trabaje prácticamente en régimen permanente, en su punto de máximo rendimiento y mínima contaminación.
Esto hace que, a pesar del mayor costo de este tipo de vehículo, su costo operativo sea competitivo debido al menor consumo de energía. Además del aspecto operativo del vehículo, deben considerarse las ventajas (y también disminución de costos indirectos) debido a la menor contaminación ambiental producida.
Las tecnologías relacionadas con el desarrollo tecnológico de vehículos eléctricos conforman un grupo eminentemente interdisciplinario, incluyendo especialistas en: mecánica, electricidad, electrónica, química, materiales, informática y control automático. En el equipo que trabaja en este proyecto se encuentran especialistas de todas estas áreas del conocimiento. Ellos trabajan en conjunto con el objetivo de integrar los conocimientos en pro de un objetivo final común: la integración de un prototipo experimental de vehículo eléctrico híbrido, eficiente y también competitivo en costo.

Paso a paso
De las tres etapas planteadas para llevar adelante este proyecto, la primera pretende desarrollar las diferentes tecnologías que permitan implementar distintas partes, incluyendo prototipos experimentales relacionados con el sistema de tracción eléctrica del vehículo híbrido para transporte urbano.
Durante la segunda etapa se integrarán todos los componentes del sistema de tracción eléctrica (incluyendo el almacenamiento de energía) en un banco de ensayos con capacidad de emular la dinámica y requerimientos de potencia y energía de un vehículo eléctrico.
Durante la última etapa se propone integrar todas las partes necesarias para implementar un prototipo experimental de vehículo eléctrico para transporte urbano de pasajeros.
Una vez ensayado el citado prototipo se podrán analizar los resultados obtenidos y se hará un detallado análisis de costos.  A partir de estos datos será posible decidir  la continuidad o no del proyecto hacia el desarrollo de un prototipo  industrializable y su posterior producción. 

Equipo de Investigación:
Dr. Guillermo García 
Facultad de Ingeniería / Grupo de Electrónica Aplicada
Tel: 0358 - 4676255 / Email: g.garcia@ieee.org