Introducción
La electromovilidad representa un avance significativo en la industria del transporte, particularmente en vehículos de carga pesada y transporte de personas, donde la eficiencia energética y la reducción de emisiones son prioridades. Uno de los pilares de esta tecnología es el frenado regenerativo, que actúa como un sistema auxiliar de frenado al convertir la energía cinética en electricidad para recargar la batería, extendiendo la autonomía y minimizando el desgaste de los frenos convencionales. Este enfoque es especialmente eficiente en operaciones urbanas o con frenadas frecuentes, donde puede recuperar hasta el 20-30% de la energía utilizada. Sin embargo, a medida que los vehículos eléctricos (VE) logran mayores niveles de autonomía (hasta 600 km en modelos como el Volvo FH Electric) y capacidades de carga (hasta 44-64 toneladas), surgen desafíos específicos, como el frenado continuo en descensos prolongados. En estos escenarios, la batería puede alcanzar el 100% de su Estado de Carga (SOC, por sus siglas en inglés), desactivando el frenado regenerativo y dejando al vehículo dependiente solo de los frenos de servicio (frenos de fricción), lo que aumenta el riesgo de sobrecalentamiento y desgaste prematuro.
El Desafío del Frenado Continuo en Descensos
En rutas con pendientes pronunciadas, como las típicas en operaciones mineras o montañosas, el frenado continuo es esencial para mantener la velocidad controlada sin sobrecargar los sistemas. En VE, el frenado regenerativo es el método principal, ya que es "libre de desgaste" y eficiente. No obstante, cuando la batería alcanza el SOC máximo, el sistema no puede absorber más energía, lo que obliga a recurrir a frenos alternativos. Esto no solo reduce la eficiencia, sino que puede comprometer la seguridad si los frenos de fricción se sobrecalientan.
Un caso ilustrativo es el de la División El Teniente de Codelco, la mina subterránea de cobre más grande del mundo, ubicada a aproximadamente 2.500 metros sobre el nivel del mar en los Andes chilenos. En esta operación, la flota de buses eléctricos para el transporte de personal —que incluye más de100 vehículos en El Teniente— no se carga por encima del 80% de su capacidad en la faena. Esto se debe a la topografía: la faena está en altura, y el retorno implica descensos prolongados. Si los buses se cargaran al 100%, podrían alcanzar rápidamente el SOC máximo durante el descenso, perdiendo el frenado regenerativo como auxiliar y quedando solo con los frenos de servicio. Esta medida preventiva, aunque limita la autonomía inicial, asegura la disponibilidad de regeneración durante el trayecto descendente, previniendo riesgos en pendientes empinadas. Codelco ha impulsado la electromovilidad en sus divisiones, incluyendo El Teniente, con flotas 100% eléctricas para reducir emisiones, pero adaptando protocolos operativos a estas limitaciones técnicas.
Reglamentación y Estándares: UNECE R13
La regulación internacional UNECE R13 (también conocida como ECE R13) establece los requisitos para sistemas de frenado en vehículos comerciales, incluyendo categorías M (pasajeros) y N (carga). Esta norma cubre aspectos como el frenado de servicio, secundario y de estacionamiento, y ha sido actualizada para incorporar vehículos eléctricos. Específicamente, permite sistemas de frenado regenerativo eléctrico (categorías A y B) y frenos de resistencia (reostáticos o braking resistors), pero no los define como una exigencia obligatoria. En suplementos recientes (como el Suplemento 18 a la Serie 11, de 2023), se incluyen disposiciones para frenos regenerativos de resistencia en descensos, reconociendo su utilidad para disipar energía como calor cuando la batería está llena. Sin embargo, la norma prioriza el cumplimiento general de rendimiento de frenado, dejando a los fabricantes la opción de implementar estos sistemas auxiliares según las necesidades del vehículo.
Soluciones Implementadas por Fabricantes
Varios fabricantes han desarrollado innovaciones para abordar este desafío, integrando hardware y software para un frenado continuo seguro y eficiente.
Mercedes-Benz eActros (incluyendo variantes HR)
Mercedes incorpora un High Power Brake Resistor (HPR) en modelos como el eActros para larga distancia, diseñado específicamente para frenado continuo en descensos. Este sistema actúa como un freno reostático: cuando la batería alcanza el 100% SOC y el regenerativo se desactiva, el HPR convierte la energía cinética en calor y la disipa a través de resistencias ubicadas detrás de la cabina. Esto permite un frenado sostenido sin sobrecargar los frenos de fricción, ideal para rutas montañosas. Además, el eActros usa modos ajustables de regeneración ("one-pedal driving") y Active Brake Assist con IA para predecir y optimizar transiciones.
Volvo (FH Electric y FM Electric)
Volvo opta por algoritmos avanzados de gestión en lugar de resistores dedicados, aunque integra elementos similares en su sistema. El Hill Descent Control (HDC) ajusta automáticamente la velocidad en descensos, combinando regeneración con frenos de fricción para evitar sobrecalentamiento. Además, el Active Grip Control mejora la estabilidad y el frenado en condiciones resbaladizas, usando torque vectoring y control electrónico para distribuir la fuerza de frenado. El sistema de gestión de batería (BMS) limita proactivamente el SOC a ~95-98% en escenarios predictivos, asegurando capacidad para regeneración. En operaciones como las de Codelco, estos algoritmos permiten una transición suave, minimizando el riesgo en descensos.
Otras Consideraciones (Scania y Generalidades)
Scania, similar a Volvo, usa Downhill Speed Control y retardadores eléctricos integrados para disipar energía como calor cuando sea necesario. En general, los frenos reostáticos (como en Mercedes) son una solución emergente, con diseños refrigerados por líquido para potencias altas (hasta 60 kW), y se recomiendan en entornos hostiles como la minería.
Conclusiones y Perspectivas
La regeneración es un avance clave en la electromovilidad, pero el frenado continuo en descensos requiere soluciones híbridas para manejar el SOC máximo. Casos como el de Codelco El Teniente destacan la necesidad de protocolos operativos adaptados, mientras que regulaciones como UNECE R13 proporcionan un marco flexible sin mandatos estrictos para frenos reostáticos. Fabricantes como Mercedes (con HPR) y Volvo (con algoritmos) demuestran que la integración de hardware y software puede superar estas limitaciones, promoviendo una adopción más amplia en flotas mineras y de transporte. Futuras innovaciones, como baterías de mayor capacidad o resistores más eficientes, podrían eliminar estas restricciones, acelerando la transición a cero emisiones.
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