Vehículos especiales más “verdes” y menos abrasivos

En el sector del transporte, el material particulado se produce durante el proceso de combustión y en la abrasión de neumáticos y frenos.

El Centro Aeroespacial Alemán (Deutsches Zentrum fur Luft- und Raumfahrt; DLR) está desarrollando y probando un concepto de vehículo innovador como parte de su proyecto Zero Emission Drive Unit - Generation 1 (ZEDU-1). El objetivo es evitar las emisiones de partículas en la medida de lo posible.

Cuando se combina con energía de fuentes renovables y sistemas de propulsión eléctrica, esto puede hacer que la movilidad esté casi totalmente libre de emisiones. "Nos estamos concentrando en componentes que han recibido poca atención en el pasado. La atención se centra en un sistema de frenado libre de partículas y en la recolección y absorción de la materia del desgaste de los neumáticos, para que no ingrese al medio ambiente ", dice el líder del proyecto y científico de DLR Franz Philipps. La empresa de ingeniería HWA y el especialista en superficies Langlet están trabajando juntos en el proyecto.

Objetivos del proyecto: cero abrasión de los frenos y desgaste insignificante de los neumáticos

La abrasión de los neumáticos en las carreteras es responsable de más de una cuarta parte de las emisiones de microplásticos en todo el mundo. Cuando llueve, estas pequeñas partículas llegan al sistema de drenaje y, por lo tanto, al ciclo del agua. Solo en Alemania, esto equivale a aproximadamente 110.000 toneladas de materia al año.

El frenado también provoca la abrasión de los discos de freno y las pastillas de freno. Más del 90 por ciento de los desechos resultantes toman la forma de partículas ultrafinas. Estas partículas se consideran particularmente dañinas para el medio ambiente y la salud humana, ya que pueden penetrar profundamente en nuestro sistema respiratorio y alojarse allí.

"Dadas estas cifras, nos hemos fijado algunos objetivos ambiciosos. Queremos prevenir la abrasión de los frenos por completo y reducir la abrasión de los neumáticos hasta en un 90 por ciento", dice Philipps. "Es importante que nuestro concepto sea altamente efectivo y tan compacto, versátil y adecuado para el uso diario como podamos hacerlo. Esto permitirá que se aplique directamente a automóviles, vehículos comerciales e incluso al transporte ferroviario".

Repensar por completo los sistemas de frenado y los pasos de rueda

El equipo del proyecto también está abriendo nuevos caminos en lo que respecta a las tecnologías necesarias: "Estamos quitando los frenos de la rueda e integrándolos en la transmisión. Esto nos permite construir todo en un formato muy compacto. Junto con la electrónica de alto rendimiento especialmente desarrollada, podemos recuperar la energía de frenado casi por completo ", dice Philipps.

El equipo también está estudiando y combinando diferentes conceptos de frenado. Uno de ellos es un tipo especial de freno de disco, que funciona mecánicamente y actúa como un sistema cerrado. Las pastillas de freno se mantienen en baño de aceite. La abrasión de los frenos tiene lugar dentro del aceite, que se bombea constantemente a través de un filtro y se limpia. Otro enfoque son los frenos de inducción, que no se desgastan y utilizan la fuerza de los campos magnéticos para generar un efecto de frenado.

Un arco de rueda de nuevo diseño está destinado a minimizar el desgaste de los neumáticos, con una forma aerodinámica que crea presión negativa durante la conducción. Por tanto, cualquier desgaste se produce en un lugar específico. Las partículas resultantes son absorbidas por un sistema de filtrado, similar a una aspiradora.

A lo largo del proyecto, los socios han configurado los componentes recientemente desarrollados para crear demostradores. Los investigadores los han integrado en un vehículo de prueba especialmente construido. Luego realizarán pruebas de manejo en carreteras normales y utilizarán la carretera rodante del instituto para determinar qué tan bien los nuevos componentes pueden reducir las emisiones de partículas finas en condiciones realistas.

Para estas pruebas, los investigadores están trabajando junto con el DLR Institute of Combustion Technology, también con sede en Stuttgart. Este instituto cuenta con tecnologías de medición de última generación y un vehículo de medición móvil, que es capaz de detectar y caracterizar partículas hasta el rango ultrafino. Los análisis se centrarán en la cantidad total de emisiones de partículas y la distribución del tamaño de las partículas.

El Ministerio de Economía, Trabajo y Vivienda de Baden-Wurttemberg ha invertido seis millones de euros en el proyecto.

DLR