Serie: Minería & materiales • Parte 7
Megavanes y volantes de inercia: camiones como baterías rodantes
En nuestro mundo, los camiones no queman combustible, sino que actúan como amortiguadores. Cada "megavan" es un robot con una carga útil de 200 t, con varias megavatios-hora en la batería a bordo y un volante de inercia que "consume" los picos de potencia para el desayuno. Hacen que el vehículo sea parte del sistema eléctrico, no una excepción.
La misión de hoy
Diseñar un camión primero como un dispositivo de energía, y solo después como un vehículo.
Publicar rutas calculadas previamente, tamaños de baterías y potencia de cargadores (sin JS).
Demostrar que podemos excavar y construir muy rápido con electrones silenciosos.
Por qué los camiones son como baterías (y por qué esto acelera el sitio)
Movemos el suelo por impulsos: carga, sube, vuelca, baja. A las baterías no les gustan los impulsos; a los volantes de inercia, les encantan. Así que cada camión realiza dos trabajos: transporta masa y amortigua la potencia. El resultado: movimiento 24/7, red más estable, menos equipos pico y cantera, sonando como una biblioteca con gimnasio.
- Acumulación a bordo convierte cada parada en una oportunidad para nivelar la red.
- Volantes de inercia absorben los saltos (arranques, elevaciones de volteo), protegen baterías y cargadores.
- Regeneración al descender devuelve la energía de ascenso — los electrones "bajan en ascensor".
Especificaciones de la plataforma (producción en masa, adaptable según sea necesario)
Megavan — base
- Carga útil: 200 t
- Masa en vacío: ~190 t (con paquete)
- Velocidad máxima (en el sitio): 36 km/h (10 m/s)
- Subida: 5–10% de pendiente a 10 m/s (carriles auxiliares — opcionales)
- Transmisión: 4 motores integrados en rueda, control vectorial
Módulos de energía
- Paquete principal: 3–5 MWh (clase LFP); masa del paquete ~21–36 t
- Potencia pico (batería): 2–4 MW (modo C controlado)
- Módulo de volante: 30–50 kWh, impulso de 2–5 MW, ~1–2 t
- Regeneración: se captura ~70% del potencial de descenso
Lo que realmente hace el volante
Amortigua potencia, no la distancia recorrida. Piénsalo como un amortiguador de electrones. Al arrancar desde la plataforma, el volante entrega 2–5 MW durante unos segundos, las baterías respiran tranquilas a 0,5–1,0 C. ¿Durante la descarga de 200 t de carga? El volante absorbe el pico de regeneración y luego lo "gotea" al paquete.
Flujos de energía & paquetes (números que se pueden "tomar en mano")
Energía por viaje (neta)
| Ruta | Energía / viaje | Notas |
|---|---|---|
| Corto & suave • 1 km @ 3% de pendiente | ~37 kWh | La regeneración compensa la mayor parte del descenso |
| Caso base • 2 km @ 5% de pendiente | ~107 kWh | Dimensionaremos las áreas de estacionamiento según esto |
| Más largo • 3 km @ 5% de pendiente | ~161 kWh | Áreas de estacionamiento más grandes o vía troleibús |
| Más empinado • 2 km @ 8% de pendiente | ~156 kWh | Aquí brilla el volante |
Se asume: carga de 200 t, vacío 190 t, velocidad 10 m/s, eficiencia de transmisión 90%, regeneración 70%.
Selección de paquetes según el turno
3 viajes/h. Planificado 80% de descarga (DoD) para durabilidad.
| Ruta | Turno de 10 h | Turno de 12 h | Nota |
|---|---|---|---|
| Corto & suave | ~1.4 MWh | ~1.7 MWh | Paquete de 2 MWh — conveniente |
| Caso base | ~4.0 MWh | ~4.8 MWh | Paquete de 4–5 MWh |
| Largo/repentino | ~6.0–6.3 MWh | ~7.2–7.5 MWh | Use trolebuses o más tiempo de carga |
Paquete de 4 MWh con un promedio de ~0.32 MW (base) durante ~12,5 h. Las áreas cubren el resto; los volantes equilibran los picos.
Rutas calculadas previamente
Potencia de un camión & clasificación del área (base: 3 viajes/h)
Carga solo durante paradas ~15 min/h (25% ciclo de trabajo). Eficiencia cargador+paquete ~90%.
| Ruta | kWh/h | Potencia del área al conectarse | Recomendación |
|---|---|---|---|
| Corto & suave | ~111 | ~0.5 MW | Una área por cada punto |
| Caso base | ~321 | ~1.5 MW | Dos áreas junto a la volcada |
| 3 km al 5% | ~483 | ~2.2 MW | Sitio + trolebús |
| 2 km @ 8% | ~468 | ~2.1 MW | Sitio + énfasis en volante |
Potencia del sitio ≈ (kWh/h) / (0,25 × 0,90). La planificación evita conexiones masivas.
Energía del parque (base)
20 camiones • 200 t • 3 viajes/h • 2 km @ 5% de pendiente.
| Métrica | Valor |
|---|---|
| Capacidad | 288 000 t/d. |
| Energía de transporte | ~155 MWh/d. |
| Potencia media del parque | ~6.4 MW |
| Potencia media total del objeto (con excavadoras/bombas) | ~12–18 MW |
Los números coinciden con la parte 1 para que la historia sea coherente.
Qué aporta el trolebús (con ayuda de la pendiente)
Instale una red de contacto superior de 2–3 MW en la pendiente. Alimenta la subida directamente y al mismo tiempo complementa los paquetes.
| Caso | kWh netos/viaje | Potencia requerida del área | Nota |
|---|---|---|---|
| Base (sin trolebús) | ~107 | ~1.5 MW | Como arriba |
| Trolebús en pendiente 2 MW | ~20–40 | ~0.3–0.6 MW | La regeneración cubre la mayor parte del descenso |
Dado que el potencial de la pendiente ≈106 kWh/viaje a 2 km/5%, la alimentación de ese tramo elimina la mayor parte del consumo neto.
Opciones de carga y trolebús (elige tu Lego)
Cargadores del área de transferencia
- 1.5–2.5 MW DC pantógrafo para cada puesto
- Conectar durante la transferencia; impulsos de 3–6 min
- Potente línea principal AC + batería del objeto suaviza hacia arriba
Camino trolebús en pendiente
- 2–3 MW red de contacto superior en pendiente
- Alimenta la subida + recarga paquetes
- Reduce el tamaño de los paquetes o la potencia de las estaciones
Paquetes intercambiables (opcional)
- Cambio de 5–8 min en estación de intercambio
- Adecuado para sitios remotos sin trolebús
- Se necesitan paquetes de reserva (~10–20%)
¿Por qué no "simplemente baterías más grandes"?
Por encima de ~5 MWh por camión, el peso/volumen del paquete "roba" carga útil y CAPEX. Es mejor mantener los paquetes de tamaño inteligente y añadir energía en movimiento (trolebuses) o estaciones de alta potencia. Las baterías generan energía; los volantes, potencia.
Orquestación del parque (cómo mantener el "ballet" nivelado)
El cerebro de Relay
- Planifica ventanas de conexión para que pocos se conecten simultáneamente.
- Sube pendientes para aplanar la curva de potencia.
- La telemetría predice el desgaste de neumáticos y frenos — sin sorpresas.
Memorias de microrred
- Estaciones: 1 por cada 6–8 camiones (base), 2 de cada 10 — de reserva.
- Batería del objeto: 1–2 h de capacidad con carga media del parque.
- Exceso de PV: 1,5–2,0× promedio — para que los camiones se carguen durante el día.
Seguridad y vecinos (intencionadamente aburrido)
Seguridad eléctrica
- Áreas de descanso bloqueadas entre sí; sin contacto «en vivo» hasta conexión completa.
- En caso de incendio, elementos en aislamiento cerámico; ventilación al exterior, no a las cabinas.
- Volante en tambor blindado; rodamientos resistentes a fallos; sensores de vacío.
Personas y tranquilidad
- Paneles acústicos en los cargadores; parque <75 dBA junto a la cerca.
- Sin humo diésel, sin NOx. El polvo es suprimido por fumadores y cintas cubiertas.
- Iluminación solo hacia abajo; los halcones aún giran sobre el futuro lago (parte 1).
Toque para abrir K&K
«¿Puede un camión cargar a otro?»
Sí, despacio. V2V a través del bus DC para equilibrar flujos seguros. Normalmente permitimos que los camiones carguen el objeto — desde el área de descanso a la batería — y el objeto alimenta al resto. Menos cables en el camino, más sonrisas.
«¿Qué se estropea primero?»
Neumáticos — siempre neumáticos. Pero la regeneración + control vectorial convierte el desgaste de los frenos en una comedia, y la autonomía elimina el «heroísmo» en los baches. Los paquetes se ciclan suavemente debido a los volantes de inercia; el servicio recuerda a un libro largo y silencioso.
«¿Vale la pena la vía troleibús?»
Si su pendiente es larga o empinada — definitivamente sí. Elimina ~100 kWh/viaje a 2 km/5% y reduce la potencia de las áreas de descanso entre ~2 y 5 veces. De lo contrario, solo las áreas de descanso son suficientes para canteras compactas.
«¿Podemos trabajar 24/7 sin parar?»
Prácticamente sí: conexión durante la traducción + microparadas ocasionales. Con el trolebús, los paquetes llegan a la traducción más cargados de lo que salieron. El ballet no se ralentiza.
Siguiente: Transporte y flujos — locales o globales (parte 8). ¿Transportamos átomos o formas finales? Dibujaremos las arterias del mundo.