EFICIENCIA ENERGÉTICA MOTORES A COMBUSTIÓN VS MÁQUINAS ELÉCTRICAS
Introducción
La investigación sobre la transformación de energía es crucial para comprender la movilidad sostenible. Desde un enfoque de ingeniería eléctrica y de termodinámica, la diferencia principal entre los dos motores se encuentra en su método de transformación de energía.
· Motor de Combustión Interna: Es una máquina que trabaja mediante ciclos de termodinámica. Su función es convertir la energía química de un combustible en energía mecánica mediante el proceso de combustión. Tiene una eficiencia restringida, lo que significa que una considerable porción de la energía se pierde inevitablemente como calor.
· Motor Eléctrico: Es un aparato electromecánico que transforma la energía eléctrica en energía mecánica a través de la interacción de campos magnéticos. Al no requerir un cambio de temperatura para crear movimiento, sus pérdidas son muy reducidas, concentrándose principalmente en efectos Joule en las bobinas y corrientes de Foucault en el núcleo. [1]
Desarrollo
Para realizar una comparación objetiva entre los dos sistemas, es fundamental utilizar una sola unidad de medida, Joules (J), que representa la energía en el Sistema Internacional.
Por ejemplo, consideremos un automóvil que requiere una cantidad específica de combustible o energía para viajar 100 km:
· Automóvil con motor a combustión: Utiliza 10 litros de combustible.
· Automóvil con motor eléctrico: Utiliza 20 kWh.
Conversión a una unidad común (Julios)
- Energía en 10 L de gasolina: El poder calorífico inferior (PCI) de la gasolina es de aproximadamente 34,2 MJ/L.
En el caso de un motor a combustión, sólo una cuarta parte de la energía contenida en los 342 MJ de la gasolina llega finalmente a las ruedas para mover el vehículo, es decir, que de los 342 MJ solo son eficientes 85,5 MJ, lo que representa el 25% en este caso.
- Energía en 20 kWh: Por definición técnica, 1 kWh equivale a 3,6 MJ
A diferencia del motor a combustión, el motor eléctrico, resulta más eficiente debido a que evita la fase de combustión, es decir, sufre únicamente perdidas mecánicas por fricción en los rodamientos y ventilación interna, siendo eficientes en un 85-95%.
Entonces de los 72 MJ, llegan a ser eficientes 64,8 MJ, es decir el 90%. [2]
Comparativa Técnica de Resultados
Si bien el coche eléctrico usa significativamente menos energía al principio (72 MJ en comparación con 342 MJ), el desempeño final en las ruedas es comparable debido al gran desbalance en la eficiencia. El auto a gasolina requiere "quemar" una cantidad considerable de energía adicional solo para superar sus propias fallas térmicas.
Desde el ángulo de la red eléctrica, esto indica que el motor eléctrico actúa casi como un transformador electromecánico perfecto, mientras que el motor de combustión funciona, en realidad, como una estufa que genera algo de movimiento como resultado secundario. [3]
Conclusiones
- El motor eléctrico presenta una eficiencia operativa significativamente mayor debido a la ausencia de ciclos térmicos complejos, lo que reduce la entropía del sistema y el desperdicio energético.
- La alta eficiencia del Vehículo Eléctrico no solo reduce la demanda energética, sino que permite la implementación de la frenada regenerativa, devolviendo energía a la batería mediante la reversibilidad de la máquina eléctrica.
Referencias Bibliográficas
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[1] |
E. M. Sandoval Sandoval, «Eficiencia energética: motores de combustión interna vs. motores eléctricos,» Revista de Estudios Generales, vol. 2, nº 2, pp. 1-10, 2023. |
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[2] |
I. González Ríos, Certificación y Auditoria de Eficiencia Enérgetica, Madrid, España: Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía, 2012. |
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[3] |
J. Riesco Ávila, A. Gallegos Muñoz, J. Montefort Sánchez y S. Martínez Martínez, «Procesos Alternativos de Combustión en Motores de Combustión Interna,» Acta Universitaria, vol. 15, nº 1, pp. 36-54, 2005. |