La energía en la automoción (1)

Generadores de energía

La energía es un concepto que nos rodea en nuestra vida cotidiana. Hablamos de ella, la generamos, transportamos, almacenamos, utilizamos, malgastamos y pagamos por ella. Pero pocas veces pensamos en su auténtica naturaleza. De hacerlo, quizá podríamos utilizarla de forma más inteligente y eficiente; y sobre todo, a lo mejor conseguiríamos que sus efectos fueran siempre los deseados. Por estos motivos, os invito a reflexionar sobre ella un rato y conocer el porqué de muchos consejos sobre conducción eficiente y seguridad que se suelen dar en Circula seguro.

Empecemos por el principio: La energía es una magnitud física que mide la capacidad de un cuerpo de producir cambios a otros cuerpos. Querer que las cosas cambien es algo habitual. Por ejemplo, al poner en marcha un automóvil solemos querer que cambie de velocidad, ya que si se quedara parado no sería muy útil, ¿verdad? A tal efecto recurrimos a una fuente de energía, normalmente un combustible fósil, que se encarga de producir un cambio de velocidad en nuestro vehículo.

Algo que todo el mundo conoce sobre la energía es que ni se crea ni se destruye, se transforma. Eso quiere decir que la capacidad del Universo de cambiar permanece siempre constante. De alguna forma, la energía es la moneda en que se pagan los cambios. Y como con el dinero, la cantidad total permanece constante, pero cambia de manos frecuentemente.

Siguiendo con nuestro ejemplo, una vez que el combustible ha cambiado la velocidad del coche, la energía no se ha perdido: Ahora su depositario es el propio vehículo que, en definitiva, gracias a haber adquirido cierta velocidad es ahora capaz de producir cambios a otros elementos: tiene energía cinética. La energía (química) del carburante se ha transferido al automóvil.

Bola de plasma

Hay únicamente dos mecanismos de transferir energías, de producir cambios: el trabajo y el calor. El trabajo es la forma útil y ordenada de transferir energía. Se define por la existencia de una fuerza sobre el cuerpo al que se le transfiere energía, y dicha fuerza provoca un desplazamiento. El ejemplo paradigmático es empujar un cuerpo. En un mundo ideal, sin fricción, toda la energía transferida de esta forma sería aprovechable para producir cambios deseables.

El calor suele involucrar cambios en la temperatura, aunque no es imprescindible, por ejemplo puede provocar la expansión de un gas. Es una forma poco aprovechable de transferir energía, ni siquiera en un mundo ideal se puede recuperar toda la energía calorífica para producir trabajo.

De hecho, esta es la primera fuente de ineficiencia en la automoción. En la fase de explosión o combustión, la gasolina o gasóleo convierte parte de su energía química en energía térmica. Este cambio se produce mediante el mecanismo de calor, por lo que sólo una fracción de dicha energía puede aprovecharse después para, durante el tiempo de expansión, ejercer una fuerza sobre el pistón que produzca su desplazamiento (es decir, transmitir trabajo al motor). El resto de la energía se invierte en calentar el motor, un cambio poco deseado que podemos notar fácilmente colocando la mano sobre el capó.

Motor de coche

La última de las magnitudes importantes de las que vamos a hablar hoy es la potencia, que mide el ritmo al que se transfiere la energía. Dicho de otro modo, nos dice cuán rápido se produce un cambio. Esto a menudo provoca confusiones, la potencia no nos dice que los cambios producidos sean grandes o pequeños, sólo nos da idea de si se producen rápidamente o no.

En el caso de la automoción, si comparamos dos motores de potencias muy diferentes, el más potente podrá cambiar la velocidad del coche de forma más rápida que el otro, pero la potencia por si sola no nos dirá cuál de los dos puede obtener un cambio total de la velocidad mayor. En otras palabras, la potencia del motor nos dará la aceleración que podremos conseguir con nuestro coche. Pero no la velocidad punta, que depende de otras características del motor, como su rendimiento en regímenes altos: cada motor está diseñado para proporcionar toda su potencia en el rango de revoluciones deseado.

En un mundo ideal bastaría con realizar un aporte inicial de energía para establecer una velocidad crucero, y ahí se acabaría todo el gasto de gasolina. En los viajes espaciales es así. Pero como veremos en el próximo artículo, el entorno en que se desplazan nuestros vehículos dista de ser ideal, y es necesario un aporte constante de energía para compensar las pérdidas.

Foto | George Vale, Y0si, dave_7