{"id":39208,"date":"2024-06-11T07:30:31","date_gmt":"2024-06-11T12:30:31","guid":{"rendered":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/?p=39208"},"modified":"2024-06-11T07:30:39","modified_gmt":"2024-06-11T12:30:39","slug":"vehiculos-electricos-optimizacion-eficiencia-energetica","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/vehiculos-electricos-optimizacion-eficiencia-energetica\/","title":{"rendered":"Mejorar los veh\u00edculos el\u00e9ctricos, la apuesta por un futuro energ\u00e9ticamente eficiente"},"content":{"rendered":"\n<p>El cambio clim\u00e1tico es una realidad. Se ha especulado que los veh\u00edculos el\u00e9ctricos (VE) podr\u00edan representar un apoyo para la reducci\u00f3n de la emisi\u00f3n de gases de efecto invernadero, como el di\u00f3xido de carbono, que dificultan que la atmosfera regule naturalmente la temperatura, intercambiando el calor que le sobra al planeta hacia el espacio exterior. Pero para representar realmente un alivio, los VE necesitan varias mejoras.<\/p>\n\n\n\n<p>Los veh\u00edculos el\u00e9ctricos son tan limpios como las fuentes de energ\u00eda con que se recargan sus bater\u00edas; si se emplean, por ejemplo, energ\u00edas renovables como la e\u00f3lica o solar, se debe procurar tambi\u00e9n que esta energ\u00eda se aproveche de la mejor manera posible. <a href=\"https:\/\/scholar.google.com\/citations?user=O9MNXNMAAAAJ&amp;hl=es\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Juan Diego Valladolid<\/a>, es profesor de la Universidad Polit\u00e9cnica Salesiana de Cuenca, Ecuador y realiz\u00f3 su doctorado en Ingenier\u00eda en la Pontificia Universidad Javeriana; a partir de su investigaci\u00f3n desarroll\u00f3 herramientas que permiten un mejor desempe\u00f1o energ\u00e9tico de los sistemas de este tipo de veh\u00edculos.<\/p>\n\n\n\n<p>\u201cLa investigaci\u00f3n empez\u00f3 con una caracterizaci\u00f3n completa de un veh\u00edculo el\u00e9ctrico comercial; era necesario generar un modelo que permitiera comprender las interacciones el\u00e9ctricas y mec\u00e1nicas, y que no estaba en la literatura o en estudios previos\u201d, explica Valladolid, quien adem\u00e1s agrega que el primer paso de su investigaci\u00f3n consisti\u00f3 en identificar y comprender los componentes clave que forman parte del sistema de propulsi\u00f3n de un veh\u00edculo el\u00e9ctrico.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>Interacciones y p\u00e9rdidas energ\u00e9ticas<\/strong><\/h2>\n\n\n\n<p>La caracterizaci\u00f3n incluy\u00f3 la identificaci\u00f3n de los componentes del veh\u00edculo el\u00e9ctrico y la forma c\u00f3mo estos interact\u00faan; esto incluye la bater\u00eda, el motor el\u00e9ctrico, la transmisi\u00f3n, los frenos, entre otros. Una vez comprendidas estas interacciones, (por ejemplo, la energ\u00eda qu\u00edmica almacenada en la bater\u00eda se convierte en energ\u00eda cin\u00e9tica a trav\u00e9s del motor el\u00e9ctrico, que a su vez impulsa las ruedas del veh\u00edculo), se consideraron las p\u00e9rdidas energ\u00e9ticas que se producen en cada etapa de operaci\u00f3n del veh\u00edculo.<\/p>\n\n\n\n<p>&nbsp;Estas p\u00e9rdidas pueden estar relacionadas con la resistencia el\u00e9ctrica, la fricci\u00f3n mec\u00e1nica, la ineficiencia de la transmisi\u00f3n, entre otros factores. Identificar y cuantificar estas p\u00e9rdidas fue fundamental para evaluar la operatividad del sistema.<\/p>\n\n\n\n<p>Cuando el investigador logr\u00f3 describir los componentes, sus interacciones y sus posibles p\u00e9rdidas energ\u00e9ticas, desarroll\u00f3 las ecuaciones y modelos matem\u00e1ticos que describen el comportamiento de los veh\u00edculos el\u00e9ctricos en diferentes condiciones de operaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n<p>Al formular un problema de optimizaci\u00f3n, se busca encontrar la combinaci\u00f3n \u00f3ptima de par\u00e1metros de control, como la gesti\u00f3n de la potencia del motor el\u00e9ctrico, para minimizar el consumo de energ\u00eda y maximizar el aprovechamiento en tiempo real.<\/p>\n\n\n\n<p>Mediante modelos din\u00e1micos longitudinales y laterales, Valladolid logr\u00f3 describir el comportamiento de un veh\u00edculo en t\u00e9rminos de movimientos y fuerzas en direcciones espec\u00edficas: longitudinal (avance\/retroceso) y lateral (giro\/cambio de carril), esenciales para dise\u00f1ar sistemas de control y optimizaci\u00f3n del uso de la energ\u00eda de los veh\u00edculos el\u00e9ctricos. Adem\u00e1s, estos modelos incluyen ecuaciones de balance de energ\u00eda, ecuaciones de movimiento y otras relaciones f\u00edsicas relevantes. <\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-large\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" width=\"1024\" height=\"768\" src=\"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-content\/uploads\/2024\/06\/vehiculo-electrico-en-banco-de-prueba-1024x768.jpg\" alt=\"Veh\u00edculo de pruebas en el que se aplic\u00f3 el modelo desarrollado por Juan David Valladolid. Foto cortes\u00eda. \" class=\"wp-image-39210\" srcset=\"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-content\/uploads\/2024\/06\/vehiculo-electrico-en-banco-de-prueba-1024x768.jpg 1024w, http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-content\/uploads\/2024\/06\/vehiculo-electrico-en-banco-de-prueba-300x225.jpg 300w, http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-content\/uploads\/2024\/06\/vehiculo-electrico-en-banco-de-prueba-150x113.jpg 150w, http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-content\/uploads\/2024\/06\/vehiculo-electrico-en-banco-de-prueba-450x338.jpg 450w, http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-content\/uploads\/2024\/06\/vehiculo-electrico-en-banco-de-prueba-768x576.jpg 768w, http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-content\/uploads\/2024\/06\/vehiculo-electrico-en-banco-de-prueba.jpg 1200w\" sizes=\"(max-width: 1024px) 100vw, 1024px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Veh\u00edculo de pruebas en el que se aplic\u00f3 el modelo desarrollado por Juan David Valladolid. Foto cortes\u00eda. <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>&nbsp;Validaci\u00f3n experimental y pruebas en carretera<\/strong><\/h2>\n\n\n\n<p>Gracias a este modelo, el investigador logr\u00f3 comprender c\u00f3mo diferentes variables, como la aceleraci\u00f3n, la resistencia al avance, la inercia del veh\u00edculo y otras fuerzas, influyen en el consumo de energ\u00eda y la operatividad del veh\u00edculo. Integrar la din\u00e1mica del veh\u00edculo, las no linealidades y los estilos de conducci\u00f3n fue fundamental para abordar de manera efectiva el problema de optimizaci\u00f3n de los veh\u00edculos.<\/p>\n\n\n\n<p>&nbsp;El investigador precisa que \u201cuna vez que se formul\u00f3 el modelo te\u00f3rico, fue importante validar su precisi\u00f3n y fiabilidad a trav\u00e9s de pruebas experimentales en un entorno controlado\u201d; esto se logr\u00f3 con pruebas est\u00e1ticas dentro del laboratorio, seguido de pruebas en carretera.<\/p>\n\n\n\n<p>Comparar los resultados de las pruebas con las predicciones del modelo sirvi\u00f3 para que el investigador lo ajustara y mejorara, con el cual pudo abordar el problema central de su investigaci\u00f3n: la optimizaci\u00f3n de la eficiencia energ\u00e9tica en veh\u00edculos el\u00e9ctricos.<\/p>\n\n\n\n<p>A los resultados de este an\u00e1lisis comparativo, Valladolid sum\u00f3 otras variables como la presi\u00f3n atmosf\u00e9rica que influye en la resistencia del viento, los estilos de conducci\u00f3n y los efectos de no linealidades. Los efectos de no linealidades se refieren a situaciones en las que las relaciones entre las variables no son&nbsp;proporcionales, lo que puede afectar significativamente la efectividad energ\u00e9tica en situaciones de conducci\u00f3n realistas. Por ejemplo, el aprovechamiento energ\u00e9tico de un veh\u00edculo puede variar dependiendo de la velocidad, la carga, la topograf\u00eda del terreno y el estilo de conducci\u00f3n del usuario.<\/p>\n\n\n\n<p>Adem\u00e1s, integrar los estilos de conducci\u00f3n en el modelo fue crucial, ya que diferentes conductores pueden tener h\u00e1bitos distintos que influyen en el consumo de energ\u00eda del veh\u00edculo. Al incluir esta informaci\u00f3n, se pudieron desarrollar estrategias de control y optimizaci\u00f3n personalizadas para maximizar el aprovechamiento y reducen el consumo de energ\u00eda considerando diferentes estilos de conducci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>Estrategias de control y optimizaci\u00f3n<\/strong> para veh\u00edculos el\u00e9ctricos<\/h2>\n\n\n\n<p>Valladolid propuso un sistema de control asistido, que incluye la formulaci\u00f3n de un problema matem\u00e1tico de optimizaci\u00f3n de la energ\u00eda para aumentar la eficiencia en un veh\u00edculo el\u00e9ctrico durante la conducci\u00f3n y frenado. Este se basa en la idea de dise\u00f1ar estrategias que trabajen junto con el usuario y permitan maximizar el uso del veh\u00edculo en diferentes momentos clave de su operaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n<p>Estas estrategias de control basadas en algoritmos como LQR (Regulador cuadr\u00e1tico lineal) y MPC (Modelo de control predictivo) para optimizar el rendimiento energ\u00e9tico del veh\u00edculo.<\/p>\n\n\n\n<p>El LQR es un m\u00e9todo de control \u00f3ptimo que busca minimizar la cantidad de energ\u00eda que se necesita para que un sistema cambie de estado, combinando errores y control en un horizonte de tiempo finito. El LQR es como seguir una receta paso a paso para cocinar un plato perfecto, donde se intenta minimizar los errores y ajustes en un tiempo determinado, pero s\u00f3lo funciona bien si conoces exactamente todos los ingredientes y pasos.<\/p>\n\n\n\n<p>Por otro lado, el control MPC es como conducir un auto siguiendo las indicaciones de un GPS que te dice c\u00f3mo ser\u00e1 el tr\u00e1fico en el futuro y te sugiere la mejor ruta en cada momento, adapt\u00e1ndose a los cambios en el camino, aunque a veces puede ser un poco complicado de entender y necesita una planificaci\u00f3n cuidadosa para funcionar correctamente.<\/p>\n\n\n\n<p>En el contexto de los veh\u00edculos el\u00e9ctricos, el control asistido implica la implementaci\u00f3n de algoritmos y estrategias de control que trabajan en conjunto con el conductor. Puede incluir funciones como gesti\u00f3n inteligente de la energ\u00eda, optimizaci\u00f3n de la potencia del motor el\u00e9ctrico, regulaci\u00f3n de la frenada regenerativa, adaptaci\u00f3n al tr\u00e1fico y del entorno, entre otros aspectos.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p>Durante la conducci\u00f3n, el sistema desarrollado por Valladolid busca optimizar el uso de la energ\u00eda almacenada en la bater\u00eda del veh\u00edculo el\u00e9ctrico, para que se transmita eficientemente hasta la rueda del veh\u00edculo, logrando un desplazamiento \u00f3ptimo y sostenible.<\/p>\n\n\n\n<p>Por otro lado, el sistema de control desarrollado por Valladolid permiti\u00f3 mejorar la eficiencia energ\u00e9tica de los VE mediante el aprovechamiento del frenado regenerativo. \u00a0Este tipo de frenos es una caracter\u00edstica clave de los veh\u00edculos el\u00e9ctricos que permite recuperar parte de la energ\u00eda cin\u00e9tica durante la desaceleraci\u00f3n y el frenado. <\/p>\n\n\n\n<p>El investigador explica que \u201cal proponer un esquema de control que optimice esta acci\u00f3n, se busca maximizar la cantidad de energ\u00eda recuperada y almacenada en la bater\u00eda, en lugar de disiparla como calor a trav\u00e9s de los frenos convencionales\u201d. Esto implic\u00f3 ajustar los par\u00e1metros de control del sistema de frenado regenerativo para capturar la m\u00e1xima cantidad de energ\u00eda cin\u00e9tica y mejorar el rendimiento global, as\u00ed como reducir las p\u00e9rdidas durante las diferentes etapas de operaci\u00f3n. De esta manera, el sistema desarrollado por el investigador contribuye a una mayor autonom\u00eda, menor consumo y una conducci\u00f3n m\u00e1s sostenible y funcional de los veh\u00edculos electr\u00f3nicos.<\/p>\n\n\n\n<p>Con el modelo de control asistido propuesto por el doctor Valladolid, se logr\u00f3 mejorar la eficiencia energ\u00e9tica entre 2 % y 3 %, dependiendo del estilo de conducci\u00f3n. Esto significa que, mediante la optimizaci\u00f3n de los par\u00e1metros de control, se pudo reducir el consumo y aumentar la eficiencia del veh\u00edculo el\u00e9ctrico en condiciones reales de operaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n<p>Adem\u00e1s, con la implementaci\u00f3n de la estrategia de control asistido para el sistema de frenado regenerativo, se logr\u00f3 una mejora en la recuperaci\u00f3n de energ\u00eda de hasta 8 %. Esto significa que se pudo capturar y almacenar una mayor cantidad de energ\u00eda cin\u00e9tica durante la desaceleraci\u00f3n y el frenado, contribuyendo a una mayor eficiencia global del veh\u00edculo el\u00e9ctricoE.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Impacto y beneficios <\/h2>\n\n\n\n<p>Estos porcentajes de mejoras en la eficiencia energ\u00e9tica del veh\u00edculo el\u00e9ctrico fueron logrados en periodos de prueba de aproximadamente una hora y media; para el investigador, \u201cEstas mejoras son significativas [dados los periodos cortos de prueba] pero se evidencian mejor a largo plazo, ya que son equipos de uso cotidiano\u201d.<\/p>\n\n\n\n<p>Estos resultados abren la puerta para utilizar de manera m\u00e1s eficiente la energ\u00eda almacenada en la bater\u00eda de los veh\u00edculos el\u00e9ctricos, permitiendo a los conductores recorrer distancias m\u00e1s largas con una sola carga y reduciendo la energ\u00eda externa necesaria para recargarla.<\/p>\n\n\n\n<p>Las estrategias de control asistido que mejoran la eficiencia energ\u00e9tica no solo impactan en el ahorro de energ\u00eda, sino que tambi\u00e9n pueden resultar en un mejor rendimiento general del veh\u00edculo, incluyendo una aceleraci\u00f3n suave, una respuesta r\u00e1pida y una experiencia de conducci\u00f3n m\u00e1s placentera.<\/p>\n\n\n\n<p>Estas mejoras benefician al medio ambiente, a la econom\u00eda y a la satisfacci\u00f3n del usuario; disminuye las emisiones de gases de efecto invernadero y contaminantes asociados;\u00a0 tambi\u00e9n contribuye a mitigar el <a href=\"https:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/era-de-ebullicion-crisis-climatica\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">cambio clim\u00e1tico<\/a> y a mejorar la calidad del aire en entornos urbanos.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>El desaf\u00edo del cambio clim\u00e1tico nos implica aprovechar mejor la energ\u00eda de la que disponemos, y esto incluye la utilizada por los veh\u00edculos el\u00e9ctricos. Una investigaci\u00f3n javeriana estudi\u00f3 las p\u00e9rdidas de energ\u00eda de estos veh\u00edculos y propone c\u00f3mo aprovecharlas mejor. <\/p>\n","protected":false},"author":150,"featured_media":39209,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[127,376,1157],"tags":[777,460,371,100,97,499,1856,4236],"class_list":{"0":"post-39208","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-innovacion","8":"category-ambiente","9":"category-destacadas","10":"tag-cambio-climatico","11":"tag-ciencia","12":"tag-colombia","13":"tag-innovacion","14":"tag-investigacion","15":"tag-javeriana","16":"tag-medioambiente","17":"tag-vehiculos-electricos"},"_links":{"self":[{"href":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/39208","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-json\/wp\/v2\/users\/150"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=39208"}],"version-history":[{"count":1,"href":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/39208\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":39211,"href":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/39208\/revisions\/39211"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-json\/wp\/v2\/media\/39209"}],"wp:attachment":[{"href":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=39208"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=39208"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"http:\/\/www.javeriana.edu.co\/pesquisa\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=39208"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}