Un camión de 13 metros de largo y 25 toneladas de carga intenta arrancar en una pendiente e iniciar la marcha. Para lograrlo, tiene dos opciones: una es confiar en que el embrague no patine y el conductor sea suficientemente hábil. La alternativa, más segura, sería quitarle la caja y la palanca de cambios y colocar en su lugar el sistema de transmisión de potencia desarrollado por Powertrack, que ha permitido a esta joven empresa española ser la ganadora de la edición de 2011 de Opinno CleanTech Open, una competición que busca a las start-ups más prometedoras en el ámbito de las tecnologías limpias .

Su sistema, patentado en Europa y Estados Unidos, podría conseguir que sectores como el transporte o la maquinaria pesada, grandes consumidores de energía y generadores de residuos, mejoren su rendimiento, simplifiquen sus sistemas y reduzcan sus necesidades de mantenimiento.

Para conseguirlo, esta nueva transmisión de tipo IVT (del inglés Infinitely Variable Transmission) emplea un menor número de componentes, elimina embragues, convertidores, sistemas hidráulicos y otros ‘intermediarios’ que lastran la eficiencia de las máquinas que los utilizan. Además, para implantarlo, por ejemplo, en el sector de la automoción, no sería necesario renovar la flota de vehículos. “Podríamos acoplarlo en un camión después de quitarle su caja de 18 velocidades y de eliminar sus embragues con convertidores”, explica Juan Sidro, director técnico de Powertrack.

Las IVT son un tipo específico de transmisiones variables continuas (CVT, por sus siglas en inglés) ampliamente desarrollado y probado en automoción, que combinan la CVT con un sistema de engranajes planetarios.  A diferencia de las CVT clásicas, que no ofrecen por sí solas la marcha atrás y requieren de embragues o convertidores, las IVT permiten un amplio abanico de relaciones sin desconexión.

La transmisión infinitamente variable y continua de Powertrack, llamada CVP (Continuously Variable Powertrain), consigue una velocidad de salida variable desde marcha atrás, parado, punto muerto y overdrive (cuando la velocidad de salida es superior a la velocidad de entrada del motor) para una velocidad constante y sin utilizar embrague. Además, permite operar por medios totalmente mecánicos con potencias mucho más elevadas que las transmisiones precedentes, gracias a su principio de derivación de potencia.

A partir de unos estudios iniciales de una patente española del año 1991, que sugería un sistema de engranajes similar, los ingenieros de Powertrack han concebido una configuración mucho más elaborada. “En otros sistemas toda la potencia pasa por el mismo sitio”, explica Sidro. “Nosotros derivamos potencia por dos caminos: la parte gruesa (la velocidad constante) va por engranajes, y en otra parte, más pequeña, es donde realizamos el control de la variación de velocidad. Luego sumamos ambas en una combinación final”. Este sistema puede aplicarse a grandes camiones, aerogeneradores o ascensores, según la empresa.

Aunque existen diferentes transmisiones de tipo CVT e IVT en el mercado (por ejemplo, en los tractores más potentes de John Deere), Powertrack sostiene que ninguna de ellas es capaz de gestionar grandes potencias de una manera puramente mecánica con el máximo rendimiento. Según Sidro, los motores térmicos o eléctricos que se emplean en infinidad de aplicaciones han utilizado hasta ahora transmisiones que obligan al motor a operar a un régimen de revoluciones alejado de su punto de máximo rendimiento y mínimo consumo. “La mecánica no había sido capaz de solucionar este problema”, explica Sidro. “Hasta ahora, la electrónica ha ‘parcheado’ ese hueco, con variadores de frecuencia para los motores y electrónica de potencia para los generadores, pero estos sistemas presentan limitaciones técnicas y desventajas económicas y de impacto medioambiental”, sostiene el técnico.

Lo mismo sucede en otros sectores como el de la energía eólica o la elevación, que también pueden verse beneficiados por la implantación de las CVP. En los aerogeneradores, permitirían aligerar las estructuras, generar menos residuos y, lo más importante, volcar la electricidad directamente a la frecuencia que exige la red (50 hercios en Europa y 60 en Estados Unidos). Según las estimaciones de Powertrack, la supresión de la electrónica de potencia empleada en la actualidad mejoraría el rendimiento del aerogenerador entre un 8 y un 10 por ciento, además de implicar importantes ahorros en la inversión inicial y durante su vida útil.

Por el contrario, en el campo de la elevación algunos expertos creen que esta tecnología va en sentido opuesto a la tendencia del mercado, que es reducir todo lo posible la parte mecánica y primar la parte electrónica. Esto se traduce en la sustitución de las maquinas convencionales con transmisiones mecánicas con desmultiplicador por máquinas gearless, con motor eléctrico y control de cabina mediante variación de frecuencia.

José Luis Planelló, director técnico de Duplex Elevación, afirma que en el caso de los ascensores de poca carga “cuesta creer” que un sistema que implique elementos mecánicos de transmisión pueda ser más eficiente energéticamente que las máquinas gearless. Además, según explica Planelló, estas no necesitan aceites lubricantes, “lo que supone una importante mejora ambiental”. 

Al igual que Planelló, Alberto Tappe, responsable de Estrategia de Producto de ThyssenKrupp Elevadores, destaca la pujanza de las máquinas gearless porque “su rendimiento de conjunto es muy elevado gracias a la sustitución de un componente mecánico (el reductor) por uno electrónico”. Esta diferencia podría incrementar su rendimiento en un 27 por ciento.  Además, “el confort con un motor sin reductor es también mayor y, por el contrario, el nivel de ruido disminuye”, añade Tappe.

Las ventajas señaladas por los expertos sitúan a estas máquinas entre los principales rivales a batir por la propuesta de Powertrack, pero Sidro confía en que sus transmisiones CVP ofrecerán mayor sencillez y eficiencia. “Con los variadores que hay ahora, que se intercalan entre el motor y la red, consigues que un ascensor pueda iniciar la marcha a una velocidad progresiva y de forma confortable, pero es un sistema caro, poco fiable y complejo”, argumenta.

Pese a lo prometedor del concepto, para lograr los beneficios que promete el sistema de Powertrack, el desarrollo y la adaptación de las CVP al sector donde puedan aplicarse resultan esenciales. “Es una idea de gran valor pero que necesita un intenso desarrollo”, considera Manuel Lage, ingeniero industrial con 37 años de experiencia en el sector de la automoción. “Es muy difícil para un inventor realizar el desarrollo sin saber cuál va a ser su aplicación inmediata. Para ello tiene que existir un compromiso con el usuario final”, añade.

En esta línea, Powertrack está realizando en su banco de pruebas los estudios de desarrollo para la implantación de la tecnología CVP en ascensores, energía eólica y vehículos eléctricos, y sondea la posibilidad de obtener financiación y acuerdos con empresas de varios sectores  -como Siemens, Tesla, Repsol y algunas firmas de ascensores- que ya han manifestado su interés.

Para ello, sus transmisiones serán desarrolladas a medida para cada cliente gracias al encargo de pruebas de modelización 3D para prototipos específicos. “Estos sistemas de simulación pondrían a funcionar durante horas la CVP para ver cómo aguanta y cuáles son las mejores medidas para un prototipo personalizado”, explica Sidro. 

Si consiguen afinar sus diferentes desarrollos, las transmisiones de Powertrack llevarán al mercado las ventajas de una tecnología de largo recorrido que puede no haber mostrado aún su faceta más sostenible. El tiempo dirá si logran revertir la tendencia hacia la primacía de electrónica y devuelven la mecánica a la primera línea de juego.