¿Qué es un KERS?

El KERS (Kinetic Energy Recovery System) o Kinetic Energy Recovery System por sus siglas en inglés, también se conoce como freno regenerativo. En el mundo de la competición se hizo muy popular en 2009 como consecuencia de su implantación en el reglamento técnico de Fórmula 1, que inició así su camino en la dirección de los motores híbridos.

Hoy en día, la tecnología híbrida ha alcanzado su punto máximo en la categoría reina del automovilismo con motores turbo V6 que tienen dos tipos de recuperadores de energía para formar el conjunto llamado «Power Unit» o «ERS» (Energy Recovery System).

Pero el KERS no solo tiene su aplicación en la competición y ni siquiera las carreras fueron pioneras en el uso de este sistema de frenado regenerativo, ya que hubo noticias de un sistema similar en 1967, cuando las empresas AMC (American Motors Corporation) y Guilton Industries lo desarrolló para el Amitron, un prototipo de vehículo eléctrico de tres pasajeros y solo 2.159 mm de longitud. Además, este tipo de tecnología tiene su aplicación en muchas otras formas de transporte, especialmente en trenes.

Energía cinética y eléctrica

Todos hemos escuchado en algún momento la frase: «La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma». En esencia, este sistema hace lo mismo al poder convertir la energía cinética en energía eléctrica.

Pero, ¿qué es la energía cinética? En física, este tipo de energía es la que tiene un cuerpo como consecuencia del movimiento y se define como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa dada desde el reposo hasta la velocidad indicada. Una vez estabilizada la velocidad, dicho cuerpo mantendrá su energía cinética hasta que varíe dicha velocidad.

Por otro lado, la energía eléctrica desde un punto de vista científico se define como la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, que crea una corriente eléctrica cuando entra en contacto con un conductor eléctrico. Lo bueno de esta energía es que se puede transformar en diferentes tipos de energía: ligera, térmica o mecánica, por lo que tiene múltiples aplicaciones prácticas, entre ellas las que nos ocupamos en este artículo: las que son capaces de mover un vehículo. .

Cómo funciona un freno tradicional

Antes de adentrarnos en el funcionamiento del KERS o freno regenerativo, recordemos cómo lo hace un sistema de frenado tradicional. En este caso, las pastillas de freno producen fricción en el disco (freno de disco) o las zapatas presionan el tambor (freno de tambor). De esta forma se genera energía térmica que se disipa con el aire y se desperdicia.

En condiciones ideales, la energía necesaria para detener un objeto es la misma que se requiere para devolverlo a la velocidad inicial, aunque en la vida real intervienen muchos factores que restan energía durante el proceso, principalmente la resistencia del aire, el rozamiento de las ruedas contra el el asfalto o el rozamiento de los diferentes elementos mecánicos del motor, las suspensiones, etc.

Pero, incluso con un cierto margen de pérdida de energía que es inevitable, se puede aprovechar una parte que reducirá el esfuerzo, el consumo de combustible y las emisiones, algo en lo que los fabricantes de automóviles han centrado sus esfuerzos durante décadas.

¿Qué es el KERS o freno regenerativo?

Aquí es donde entra en escena KERS, que busca reutilizar parte de la energía que se desperdicia. Así, una vez claros los conceptos básicos, podemos profundizar en los fundamentos de un sistema que, en esencia, es un dispositivo que transforma la energía cinética que tiene el vehículo en energía eléctrica, almacenándola en condensadores o baterías y utilizándola posteriormente para alimentar los diferentes elementos de la misma o incluso contribuir a su movimiento o aumentar su autonomía (vehículos eléctricos). En los trenes, alimenta directamente la fuente de energía.

Cabe señalar que existe un error generalizado en relación al KERS o cualquier otro sistema de recuperación de energía cinética: que recupera la energía térmica producida en los frenos cuando se accionan.

Este no es el caso, porque lo que en realidad hace el KERS es aprovechar el momento en que las ruedas son las que promueven el movimiento del motor y la transmisión cuando el conductor deja de acelerar o frenar, ya que esa energía cinética no se utiliza para forzar el vehículo hacia adelante.

Cómo funciona el KERS o freno regenerativo

Para entender cómo funciona este sistema, pensemos en él como un motor eléctrico asociado a una batería. Este tipo de propulsor puede funcionar en dos direcciones. Cuando la corriente se dirige al motor eléctrico, hace posible el movimiento de una bobina en el campo magnético, utilizando su energía para mover cinéticamente el eje. A medida que este eje se mueve, la electricidad comienza a moverse en la dirección de la batería o el condensador, recuperando la energía.

Este proceso es lo que vemos representado de forma básica en la pantalla de los vehículos híbridos, que nos indica cuándo el vehículo consume energía o la genera. Además, el freno regenerativo o KERS permite utilizar esta energía en procesos auxiliares como calefacción o aire acondicionado.

Finalmente, es importante señalar que el freno regenerativo debe actuar junto con el freno tradicional, ya que lo necesita cuando la energía acumulada es insuficiente para reducir la velocidad o detener el vehículo. Esto se debe a que no actúa eficientemente a bajas velocidades y a que su acción está limitada por la capacidad de absorción del sistema y las baterías.

¿Por qué se llama frenado regenerativo?

Básicamente, el KERS o freno regenerativo permite reducir la velocidad del vehículo, pues al actuar sobre la transmisión para recuperar la energía cinética desperdiciada, provoca una resistencia al avance.

En algunos casos, especialmente en los coches eléctricos, el conductor puede regular la capacidad de retención del sistema para simular el efecto del freno motor de un motor de combustión interna. Como ejemplo, el sistema de retención de levas de Hyundai permite cuatro modos que ofrecen diferentes niveles de interferencia:

  • Modo 0: el vehículo circula sin ningún tipo de retención, por lo que no genera energía. Lo único que ralentiza el coche en esta opción es la aerodinámica del propio vehículo y la fricción de los neumáticos de la misma forma que si pusieras un coche de gasolina en punto muerto conduciendo cuesta abajo.
  • Modo 1: es la opción en la que se ejerce menos retención sobre el motor, produciendo una pequeña energía para recargar la batería y aumentando la autonomía. Es muy útil en descensos muy largos y continuos donde queremos mantener una velocidad constante.
  • Modo 2: es el nivel medio de regeneración, muy útil para detener el vehículo gradualmente para afrontar una curva sin usar el pedal del freno.
  • Modo 3: es el nivel más fuerte de regeneración, que produce una parada brusca al soltar el acelerador. Este modo es muy útil para detener el vehículo gradualmente, seleccionándolo después de soltar el acelerador.

    En el caso de este sistema, el conductor puede seleccionar el modo que desee en cualquier momento mientras conduce, pero solo funcionará una vez que se haya soltado el acelerador. Algunos vehículos también tienen un sistema de pedal único para el acelerador y el freno. Cuando el conductor pisa el pedal, el automóvil acelera y, si se suelta, frena en función de la intensidad con la que lo haga, lo que permite controlar la velocidad con un solo pie.