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A dónde va la energía: vehículos de gasolina

Solo del 12%–30% de la energía del combustible que se le pone a un vehículo convencional es utilizada para moverlo, dependiendo del ciclo de manejo. El resto de la energía se pierde en ineficiencias del motor y línea de manejo o en el uso de accesorios. Por lo tanto, el potencial para mejorar la eficiencia del combustible mediante tecnologías avanzadas es enorme.

Necesidades energéticas para conducir en ciudad (parar y avanzar): Pérdida en el motor (71%-75%), Pérdidas eléctricas auxiliares (0%-2%), Pérdidas en reposo (5%-7%), Energía a los neumáticos (12%-20%), Pérdida de la transmisión (4%-5%). Los números en éste renglón se contabilizan como parte de las pérdidas del motor y en el control del sistema.) Necesidades energéticas para conducir combinando ciudad/carretera Pérdida en el Motor: 71%-752% Pérdida con el auto encendido pero en reposo: 6% Energía a los neumáticos: 12%-20% Pérdidas eléctricas auxiliares: 0%-2% Pérdidas parasitarias: 5%-7% Pérdida de la transmisión: 4%-5%

Los requerimientos de energía mostrados en el diagrama se calcularon conduciendo por la ciudad en el modo para-avanzar usando el procedimiento de la EPA FTP-75 Test.

En vehículos propulsados por gasolina, gran parte de la energía del combustible se pierde en el motor, primordialmente al calentarse. Pequeñas cantidades de energía se pierden en la fricción del motor, bombeando aire dentro y fuera de éste y en la ineficiencia de combustión.

Tecnologías avanzadas como Tiempo de apertura y Levantamiento de Válvulas Variable (VVT&L), los turbocargadores, los inyectores directos de combustible y la eliminación de cilindros puede ayudar a reducir éstas pérdidas.

Los motores de diesel conllevan una pérdida menor y generalmente son treinta por ciento más eficientes que los de gasolina. Avances recientes en tecnología y combustible diesel hacen los diesel más atractivos.

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La energía se pierde tanto en la transmisión como en otras partes del sistema de manejo. Tecnologías como las transmisiones automáticas manuales (AMT), el doble clutch, la transmisión automática y las variables pueden reducir éstas pérdidas.

Los accesorios eléctricos como los calentadores de asientos y volantes, luces, limpiaparabrisas, sistemas de navegación y sistemas de entretenimiento requieren potencia y menor consumo de combustible.

Las pérdidas de accesorios como cerraduras de puertas eléctricas y luces de señalización son minúsculas, mientras que las pérdidas de los calentadores de asiento y volante y los ventiladores de control climático son más significativas.

La dirección hidráulica, la bomba de agua, y otros accesorios usan energía generada por el motor. Se puede obtener hasta un 1% más de ahorro de gasolina con alternadores y bombas de dirección más eficientes.

Pérdida en frenado

Al usar los frenos en un auto convencional, la energía generada que en principio se uso para impulsar el auto se pierde como calor a través de la fricción en los frenos.

Se ocupa menos energía para mover un auto más ligero; por lo que se desperdicia menos al frenar. Se puede reducir el peso usando materiales y tecnologías ligeras.

Los híbridos, los híbridos enchufables y los vehículos eléctricos usan frenos regenerativos para recuperar la energía que de otro modo se perdería al frenado.

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Resistencia al viento (resistencia aerodinámica)

Un auto gasta energía al hacer a un lado el viento que enfrenta mientras va —entre menos velocidad menos gasto y más cuanto la velocidad crece.

Esta resistencia de arrastre esta directamente relacionada a la forma del área frontal del vehículo. Los autos con formas más suaves reducen su resistencia de arrastre de manera significativa, pero esta reducción puede ser de hasta un 20% ó 30% más.

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Resistencia al rodar

La resistencia al rodar es una fuerza causada por la deformación de los neumáticos mientras ruedan en una superficie plana.

Nuevos diseños de neumáticos y materiales pueden reducir esta resistencia. El aminorar de un 5% a un 7% la resistencia al rodar, aumentará la eficiencia de su auto en un 1%, pero esta mejora debe ser un balance entre la tracción, la durabilidad y el ruido.

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Un auto pasa mucho tiempo encendido pero en reposo mientras se maneja en la ciudad (en el tráfico que lo hace parar y avanzar), usando energía para impulsar el motor y hacer funcionar la bomba de agua, la dirección hidráulica y demás accesorios. Sin embargo al manejar en carretera esto no sucede, ya que no está parando y avanzando.

Necesidades energéticas para manejar en carretera: Pérdida en el motor (64%-69%), Pérdidas eléctricas auxiliares (0%-2%), Pérdidas parasitarias (3%-4%), Energía a los neumáticos (20%-30%), Pérdida de la transmisión (4%-7%), Pérdida en reposo (none). Conducir en carretera no incluye estar a ralentí. Necesidades energéticas para conducir combinando ciudad/carretera Pérdida en el Motor: 64%-69% Pérdida con el auto encendido pero en reposo: 0% Energía a los neumáticos: 20%-30% Pérdidas eléctricas auxiliares: 0%-2% Pérdidas parasitarias: 3%-4% Pérdida de la transmisión: 4%-7%

Los requerimientos energéticos en éste diagrama son estimados realizados según los procedimientos del EPA Highway Fuel Economy Test (manejando en carretera a una velocidad media de 48 mph sin parar).

En vehículos propulsados por gasolina, gran parte de la energía del combustible se pierde en el motor, primordialmente al calentarse. Pequeñas cantidades de energía se pierden en la fricción del motor, bombeando aire dentro y fuera de éste y en la ineficiencia de combustión.

Tecnologías avanzadas como Tiempo de apertura y Levantamiento de Válvulas Variable (VVT&L), los turbocargadores, los inyectores directos de combustible y la eliminación de cilindros puede ayudar a reducir éstas pérdidas.

Los motores de diesel conllevan una pérdida menor y generalmente son treinta por ciento más eficientes que los de gasolina. Avances recientes en tecnología y combustible diesel hacen los diesel más atractivos.

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La energía se pierde tanto en la transmisión como en otras partes del sistema de manejo. Tecnologías como las transmisiones automáticas manuales (AMT), el doble clutch, la transmisión automática y las variables pueden reducir éstas pérdidas.

Los accesorios eléctricos como los calentadores de asientos y volantes, luces, limpiaparabrisas, sistemas de navegación y sistemas de entretenimiento requieren potencia y menor consumo de combustible.

Las pérdidas de accesorios como cerraduras de puertas eléctricas y luces de señalización son minúsculas, mientras que las pérdidas de los calentadores de asiento y volante y los ventiladores de control climático son más significativas.

La dirección hidráulica, la bomba de agua, y otros accesorios usan energía generada por el motor. Se puede obtener hasta un 1% más de ahorro de gasolina con alternadores y bombas de dirección más eficientes.

Pérdida en frenado

Al usar los frenos en un auto convencional, la energía generada que en principio se uso para impulsar el auto se pierde como calor a través de la fricción en los frenos.

Se ocupa menos energía para mover un auto más ligero; por lo que se desperdicia menos al frenar. Se puede reducir el peso usando materiales y tecnologías ligeras.

Los híbridos, los híbridos enchufables y los vehículos eléctricos usan frenos regenerativos para recuperar la energía que de otro modo se perdería al frenado.

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Resistencia al viento (resistencia aerodinámica)

Un auto gasta energía al hacer a un lado el viento que enfrenta mientras va —entre menos velocidad menos gasto y más cuanto la velocidad crece.

Esta resistencia de arrastre esta directamente relacionada a la forma del área frontal del vehículo. Los autos con formas más suaves reducen su resistencia de arrastre de manera significativa, pero esta reducción puede ser de hasta un 20% ó 30% más.

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Resistencia al rodar

La resistencia al rodar es una fuerza causada por la deformación de los neumáticos mientras ruedan en una superficie plana.

Nuevos diseños de neumáticos y materiales pueden reducir esta resistencia. El aminorar de un 5% a un 7% la resistencia al rodar, aumentará la eficiencia de su auto en un 1%, pero esta mejora debe ser un balance entre la tracción, la durabilidad y el ruido.

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Conducir en carretera no requiere de estar a ralentí (encendido sin moverse). El ciclo de carretera de la EPA no incluye estar a ralentí (HWFET).

Necesidades energéticas para conducir combinando ciudad/carretera: Pérdida en el motor (68%-72%), Pérdidas eléctricas auxiliares (0%-2%), Pérdidas parasitarias (5%-6%), Energía a los neumáticos (16%-25%), Pérdida de la transmisión (5%-6%), Pérdida con el auto encendido pero en reposo (3%). Necesidades energéticas para conducir combinando ciudad/carretera Pérdida en el Motor: 68%-72% Pérdida con el auto encendido pero en reposo: 3% Energía a los neumáticos: 16%-25% Pérdidas eléctricas auxiliares: 0%-2% Pérdidas parasitarias: 4%-6% Pérdida de la transmisión: 5%-6%

Los requerimientos energéticos en el diagrama se calcularon considerando un 55% ciudad y 45% carretera. Vea los cálculos para ciudad y carretera para más información.

En vehículos propulsados por gasolina, gran parte de la energía del combustible se pierde en el motor, primordialmente al calentarse. Pequeñas cantidades de energía se pierden en la fricción del motor, bombeando aire dentro y fuera de éste y en la ineficiencia de combustión.

Tecnologías avanzadas como Tiempo de apertura y Levantamiento de Válvulas Variable (VVT&L), los turbocargadores, los inyectores directos de combustible y la eliminación de cilindros puede ayudar a reducir éstas pérdidas.

Los motores de diesel conllevan una pérdida menor y generalmente son treinta por ciento más eficientes que los de gasolina. Avances recientes en tecnología y combustible diesel hacen los diesel más atractivos.

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La energía se pierde tanto en la transmisión como en otras partes del sistema de manejo. Tecnologías como las transmisiones automáticas manuales (AMT), el doble clutch, la transmisión automática y las variables pueden reducir éstas pérdidas.

Los accesorios eléctricos como los calentadores de asientos y volantes, luces, limpiaparabrisas, sistemas de navegación y sistemas de entretenimiento requieren potencia y menor consumo de combustible.

Las pérdidas de accesorios como cerraduras de puertas eléctricas y luces de señalización son minúsculas, mientras que las pérdidas de los calentadores de asiento y volante y los ventiladores de control climático son más significativas.

La dirección hidráulica, la bomba de agua, y otros accesorios usan energía generada por el motor. Se puede obtener hasta un 1% más de ahorro de gasolina con alternadores y bombas de dirección más eficientes.

Pérdida en frenado

Al usar los frenos en un auto convencional, la energía generada que en principio se uso para impulsar el auto se pierde como calor a través de la fricción en los frenos.

Se ocupa menos energía para mover un auto más ligero; por lo que se desperdicia menos al frenar. Se puede reducir el peso usando materiales y tecnologías ligeras.

Los híbridos, los híbridos enchufables y los vehículos eléctricos usan frenos regenerativos para recuperar la energía que de otro modo se perdería al frenado.

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Resistencia al viento (resistencia de arrastre aerodinámico)

Un auto gasta energía al hacer a un lado el viento que enfrenta mientras va —entre menos velocidad menos gasto y más cuanto la velocidad crece.

Esta resistencia de arrastre esta directamente relacionada a la forma del área frontal del vehículo. Los autos con formas más suaves reducen su resistencia de arrastre de manera significativa, pero esta reducción puede ser de hasta un 20% ó 30% más.

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Resistencia al rodar

La resistencia al rodar es una fuerza causada por la deformación de los neumáticos mientras ruedan en una superficie plana.

Nuevos diseños de neumáticos y materiales pueden reducir esta resistencia. El aminorar de un 5% a un 7% la resistencia al rodar, aumentará la eficiencia de su auto en un 1%, pero esta mejora debe ser un balance entre la tracción, la durabilidad y el ruido.

más…

Un auto pasa mucho tiempo encendido pero en reposo mientras se maneja en la ciudad (en el tráfico que lo hace parar y avanzar), usando energía para impulsar el motor y hacer funcionar la bomba de agua, la dirección hidráulica y demás accesorios. Sin embargo al manejar en carretera esto no sucede, ya que no está parando y avanzando.

Los sistemas integrados encendido/generador (IDG), como los usados en los híbridos, eliminan ésta pérdida; ya que el motor se apaga cuando se detiene y se enciende cuando el acelerador se presiona.

Ver las fuentes de datos…

Energy requirement estimates are based on analysis of over 100 vehicles by Oak Ridge National Laboratory using EPA Test Car List Data Files.

Thomas, J. 2014. Drive Cycle Powertrain Efficiencies and Trends Derived from EPA Vehicle Dynamometer Results. SAE Int. J. Passeng. Cars - Mech. Syst. 7(4):2014, doi:10.4271/2014-01-2562.

Baglione, M., M. Duty and G. Pannone. 2007. Vehicle System Energy Analysis Methodology and Tool for Determining Vehicle Subsystem Energy Supply and Demand. SAE Technical Paper 2007-01-0398, 2007 SAE World Congress, Detroit, Michigan, April.

Bandivadekar, A., K. Bodek, L. Cheah, C. Evans, T. Groode, J. Heywood, E. Kasseris, M. Kromer and M. Weiss. 2008. On The Road in 2035: Reducing Transportation's Petroleum Consumption and GHG Emissions. MIT Laboratory for Energy and the Environment, Report No. LFEE 2008-05 RP, Cambridge, Massachusetts.

Baglione, M. 2007. Development of System Analysis Methodologies and Tools for Modeling and Optimizing Vehicle System Efficiency. Ph.D. Dissertation. University of Michigan.

Carlson, R., J. Wishart and K. Stutenberg, K. 2016. On-Road and Dynamometer Evaluation of Vehicle Auxiliary Loads. SAE Int. J. Fuels Lubr. 9(1):2016, doi:10.4271/2016-01-0901.

Rhodes, K., D. Kok, P. Sohoni, E. Perry, et al. 2017. Estimation of the Effects of Auxiliary Electrical Loads on Hybrid Electric Vehicle Fuel Economy. SAE Technical Paper 2017-01-1155, doi:10.4271/2017-01-1155.