ISA: el alternador del futuro

Un ISA, Integrated Starter Alternator o Arrancador Alternador Integrado (a veces, también conocido como ISG o Integrated Starter Generator) es un componente que sustituye al alternador y realiza tanto la función de generación de energía eléctrica como la de arrancado del motor térmico. En la práctica, los sistemas ISA están convirtiendo al alternador y al motor de arranque en componentes del pasado.

Dentro de los sistemas ISA, distinguimos dos variantes. La más sencilla y común en la actualidad es la conocida como Belt Driven Integrated Starter Alternator, o Alternador Arrancador Integrado Accionado por Correa. La mayor parte de modelos microhíbridos alimentados a 12, 24 o 48 voltios actuales emplean esta solución (como los distintos Audi no enchufables con pegatina ECO, pero también, por ejemplo, los Suzuki con sistema SHVS).

Consiste en sustituir el alternador por un motor eléctrico trifásico que es capaz, mediante la correa de órganos accesorios, de ambas funciones; tanto de echar a andar el motor como de generar electricidad para cargar la batería.

Ventajas de un ISA

Montar un ISA aporta un montón de ventajas. Entre las más evidentes se encuentra el hecho de que se puede arrancar el motor mucho mejor: en menos tiempo y de una manera más confortable en términos de ruido y vibraciones, y también más fiable. En lo que dura un chasquido (unos 300 milisegundos), un ISA es capaz de acelerar un motor hasta su régimen de ralentí, y sin ningún ñic ñic ñic extraño o zarandeo del bloque. Eso es muy importante en unos tiempos en los que los sistemas Stop&Start son casi obligatorios.

Por contra, los motores de arranque son capaces de proporcionar mucho par gracias a que emplean un piñón muy pequeño (es decir, una gran desmultiplicación). Sin embargo, no son rápidos ni confortables en el arranque. Lo que hacen es lanzar el motor a unas 200 rpm, y dejar que sea la inyección de combustible la que lo acelere hasta su régimen de ralentí. Y su sistema de desembrague los hace vulnerables a su uso reiterado.

En cualquier caso, es cierto que algunos fabricantes prefieren dejar un pequeño motor de arranque como dispositivo secundario, para garantizar un arranque correcto cuando las condiciones son muy malas (lo que se conoce como cold cranking: arranques con el aceite del motor muy frío). Un ejemplo de esto sería el motor Skyactiv-X de Mazda (arriba), que cuenta con un ISA (debajo) accionado por correa y alimentado a 24 voltios

La segunda ventaja de un ISA es que puede asistir al motor térmico en algunas fases de la conducción, funcionando como un segundo motor. De esta manera, es posible transmitir a través de la correa de accesorios hasta unos 5 CV extra que pueden emplearse para cubrir las lagunas de par del motor térmico o asistirle en aquellos puntos de funcionamiento en los que su consumo es muy elevado (por ejemplo, al arrancar).

La tercera ventaja del ISA es que la energía eléctrica que empleamos para asistir al motor térmico, y que se almacena en una batería específica (capaz de soportar cargas y descargas muy frecuentes, actualmente siempre de litio), puede generarse cuando circulamos en retención o frenando de manera que esto genera cierto ahorro de combustible. El siguiente vídeo oficial de Suzuki ilustra muy bien el concepto de ISA y muestra los elementos principales: el propio motor eléctrico, así como dos baterías, la de 12V del vehículo y una secundaria, situada bajo el asiento del conductor (y que, en este caso, también ofrece 12 voltios de tensión).

Además, la Unión Europea considera que los sistemas ISA son una ‘ecoinnovación’ (un sistema de ahorro de combustible y de emisiones que no se puede evaluar plenamente durante el ciclo de homologación), y proporciona un descuento de hasta 4 gramos en la cifra homologada de emisiones de CO2 .

Finalmente, si el ISA es capaz, como hemos explicado, de asistir al motor en alguna fase de su funcionamiento (por poca que sea la ayuda), el coche pasa a considerarse híbrido (concretamente, un híbrido paralelo de tipo P0), y tiene derecho a disponer de la etiqueta ECO de la DGT.

El ISA avanzado o ISAD

Que el ISA accione el motor térmico a través de la correa de órganos accesorios implica, como mínimo, un par de inconvenientes. El primero, es que la tensión máxima de la correa limita la potencia máxima con la que podemos asistir al motor térmico. El segundo inconveniente es la propia existencia de la correa de órganos auxiliares. Ya que montamos una batería adicional con una potencia apreciable para alimentar el ISA, ¿por qué no electrificar los accesorios del motor (bomba de agua, compresor de aire acondicionado, etc) y suprimir por completo la correa?

El concepto de ISAD o Integrated Starter Alternator and Damper (o Arrancador, Alternador y Amortiguador Integrados) consiste en montar la máquina eléctrica del ISA en el propio cigüeñal del motor, y sustituyendo al volante de inercia bimasa. De esta manera, es el motor eléctrico el que pasa a realizar la función de amortiguación de las oscilaciones de par (el denominado ripple o rizado). La correa de accesorios se suprime (el motor es más corto y más ligero), los accesorios se electrifican (funcionan de manera más eficiente), y el motor eléctrico puede asistir con más fuerza al térmico (y más eficientemente), ya que gira solidario con el cigüeñal.

Motores como el M256 3.0 6L de Mercedes (en uso por modelos como el Mercedes-AMG GT 43 o el Mercedes-AMG E 53) emplean esta arquitectura, que técnicamente también se denomina como Híbrido Paralelo de tipo P1. Además, desechar la correa de órganos auxiliares le ha permitido a Mercedes montar un motor de seis cilindros en línea dentro de un vano concebido para motores V6 y V8, más cortos.