Dos máquinas muy diferentes mueven la mayoría de los automóviles en la carretera hoy en día. Una quema combustible líquido dentro de cilindros de metal; la otra utiliza electricidad para hacer girar imanes. Entender lo que sucede bajo el capó explica por qué estos vehículos se sienten, suenan y se mantienen de manera tan diferente.
Cómo funciona un motor de combustión interna
Según el Departamento de Energía de EE.UU., un motor de combustión interna (ICE) consta de un cilindro fijo y un pistón móvil. El combustible se quema dentro del cilindro, y los gases en expansión empujan el pistón, que gira el cigüeñal e impulsa finalmente las ruedas del vehículo.
La mayoría de los vehículos ICE funcionan con un ciclo de cuatro tiempos, según explica el Departamento de Energía: admisión, compresión, combustión/potencia y escape. Durante la admisión, el pistón se mueve hacia abajo mientras una válvula de admisión se abre para permitir el ingreso de aire y combustible. Durante la compresión, la válvula se cierra y el pistón se mueve hacia arriba, comprimiendo la mezcla aire-combustible. En la carrera de potencia, la mezcla comprimida se enciende —empujando el pistón hacia abajo— y en la carrera de escape, el pistón sube nuevamente mientras una segunda válvula se abre para expulsar los gases quemados.
El Departamento de Energía distingue dos diseños principales de motores: motores de gasolina con encendido por chispa, donde una bujía enciende la mezcla combustible-aire, y motores diésel con encendido por compresión, donde el combustible se autoenciende en aire caliente y altamente comprimido. Los ICE también pueden funcionar con combustibles alternativos como gas natural, propano, biodiesel o etanol, y pueden combinarse con componentes eléctricos en sistemas híbridos o híbridos enchufables.
Cómo funciona un motor de automóvil eléctrico
Los vehículos completamente eléctricos reemplazan el motor con uno o más motores eléctricos de tracción alimentados por un paquete de batería recargable, según el sitio fueleconomy.gov del gobierno estadounidense y el Centro de Datos de Combustibles Alternativos (AFDC) del Departamento de Energía. El AFDC enumera los componentes principales: una batería de tracción que almacena energía, un puerto de carga y cargador a bordo que convierten la electricidad CA entrante en CC para cargar, un convertidor CC/CC que reduce el voltaje para accesorios, un controlador de electrónica de potencia que gestiona la velocidad y el torque del motor, y el motor eléctrico de tracción mismo, que impulsa las ruedas (en la mayoría de diseños a través de una transmisión).
Alimentado por la batería de tracción, el controlador de electrónica de potencia gestiona cuánta energía eléctrica llega al motor eléctrico de tracción y controla la velocidad y el torque que produce el motor, según el AFDC. Un sistema térmico separado mantiene la batería, el motor y la electrónica dentro de su rango de temperatura de funcionamiento adecuado, señala el AFDC.
Frenado regenerativo: el motor funcionando en reversa
Una característica sin equivalente en un vehículo ICE convencional es el frenado regenerativo. Como lo describe Mazda en sus páginas de tecnología del consumidor, citando estimaciones del Departamento de Energía, cuando el conductor suelta el acelerador, frena o desciende una pendiente, el motor eléctrico invierte su función: en lugar de consumir energía de la batería para hacer girar las ruedas, las ruedas giradas hacen girar el motor, que ahora actúa como generador y envía electricidad de vuelta a la batería. El Departamento de Energía estima, según Mazda, que este proceso recupera aproximadamente el 22% de la energía de conducción en vehículos eléctricos durante la conducción combinada en ciudad y carretera (versus 5–9% en híbridos). Debido a que el frenado regenerativo no puede proporcionar la fuerza de frenado necesaria en emergencias, los frenos de fricción convencionales permanecen en su lugar como respaldo, señala Mazda.
Por qué los dos sistemas difieren en eficiencia
Fueleconomy.gov establece que los vehículos eléctricos convierten más del 77% de la energía eléctrica extraída de la red en potencia en las ruedas, mientras que los vehículos de gasolina convencionales convierten solo aproximadamente el 12% al 30% de la energía almacenada en la gasolina en potencia en las ruedas —el resto se pierde principalmente como calor y a través de la fricción del motor. Fueleconomy.gov también señala que las baterías de los vehículos eléctricos pueden durar 12 a 15 años en climas moderados y 8 a 12 años en climas severos, y que una recarga completa típicamente toma 3 a 12 horas, con carga rápida alcanzando el 80% de capacidad en aproximadamente 30 minutos.
Motor de combustión interna vs. motor eléctrico: diferencias clave| Característica | Motor de combustión interna | Motor eléctrico |
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| Fuente de energía | Gasolina, diésel o combustibles líquidos/gaseosos alternativos | Electricidad almacenada en un paquete de batería |
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| Proceso principal | Ciclo de combustión de cuatro tiempos (admisión, compresión, potencia, escape) | El controlador de electrónica de potencia dirige la corriente de la batería al motor de tracción |
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| Eficiencia energía-ruedas | Aproximadamente 12%–30% (fueleconomy.gov) | Más del 77% (fueleconomy.gov) |
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| Reabastecimiento/recarga | Minutos en una estación de servicio | Carga completa 3–12 horas; ~30 min de carga rápida al 80% (fueleconomy.gov) |
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| Recuperación de energía de frenado | No aplica; energía perdida como calor | Frenado regenerativo recupera aproximadamente el 22% de la energía de conducción (DOE, vía Mazda) |
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Términos comunes explicados
- Cigüeñal: el eje rotatorio que convierte el movimiento hacia arriba y hacia abajo del pistón en movimiento rotatorio, según el Departamento de Energía.
- Batería de tracción: el paquete de batería recargable que almacena energía para el motor eléctrico de tracción, según el AFDC.
- Controlador de electrónica de potencia: el componente que gestiona cómo fluye la energía eléctrica desde la batería y controla la velocidad y el torque del motor, según el AFDC.
- Frenado regenerativo: utilizar el motor eléctrico como generador durante la desaceleración para enviar energía de vuelta a la batería, como lo describe Mazda, citando estimaciones del Departamento de Energía.
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