Autos Híbridos, ¿que son y como funcionan?

Ha entrado a una gasolinera últimamente y se ha quejado por el alto precio de la gasolina? Cada vez que lleno el tanque y los números sobrepasan los $200, $300 y hasta $400 pesos pienso si sería mejor cambiar mi camioneta por un automóvil de bajo consumo de combustible. Le pasa esto a ud? O talvez está preocupado por el calentamiento global.
La industria automotriz tiene ahora la tecnología para estos problemas. Si adivinó, los autos híbridos. Talvez ud. ha escuchado sobre ellos, están cada vez más en las noticias y los medios (pronto este artículo será obsoleto, algo como escribir sobre los "nuevos autos de gasolina.."). Es un hecho que varios fabricantes tienen planes de comercializar sus propias versiones.
En este artículo conoceremos como funcionan, que hace que mejore el rendimiento de un auto normal en más de 50 km por galon. En verdad contribuyen al medio ambiente? Y hasta le daremos unos tips para cuando tenga el suyo.

¿Que lo hace Híbrido?

Cualquier vehículo es híbrido si combina 2 o más fuentes de potencia. De hecho, es probable que ud. haya tenido un híbrido alguna vez. Por ej. una motoneta de pedales y gasolina.
En el mundo existen varias formas de vehículos híbridos. Es probable que su ciudad los tenga. Por ejemplo tranvías o autobuses eléctricos y diesel. Los submarinos son electrico-nucleares o electrico-diesel.

Los autos de los que vamos a hablar son de electricidad y gasolina.

fig 1 - Auto a gasolin

fig 2 - Auto eléctrico

Estructura de un Híbrido

Se puede combinar la fuente de poder de un auto híbrido de varias formas. Una de ellas es en Paralelo. Tiene un tanque de gasolina y a la vez baterías que energizan un motor eléctrico. El motor a gasolina y el motor eléctrico pueden hacer girar la trasmisión a la vez. Estructura de un HíbridoSe puede combinar la fuente de poder de un auto híbrido de varias formas. Una de ellas es en Paralelo. Tiene un tanque de gasolina y a la vez baterías que energizan un motor eléctrico. El motor a gasolina y el motor eléctrico pueden hacer girar la trasmisión a la vez.

fig 3 - Híbrido paralelo En contraste en un Híbrido en Serie el motor a gasolina mueve un generador, el cual puede cargar las baterías o dar energía al motor eléctrico. De este modo el motor a gasolina no mueve directamente el vehículo.
fig 4 - Híbrido serial
Componentes de un Híbrido
Motor de gasolina. Casi como el de un auto normal. Sin embargo, en un híbrido es más pequeño y tiene componentes avanzados para reducir emisiones y mejorar el desempeño.
Tanque de gasolina. La gasolina tiene una densidad de energía mucho mayor a las baterías. Por ej. se necesitan aproximadamente 1 tonelada en baterías para guardar la energía de un galón de gasolina.
Motor eléctrico. Es muy sofisticado. Tecnología avanzada le permite ser un generado así como un motor. Por ejemplo puede tomar energía de las baterías para acelerar el auto y como generador puede devolver la energía a las baterías.
Generador. Es parecido al motor eléctrico, pero solo se usa para producir energía eléctrica. Se usa comunmente en los Híbridos seriales.
Baterías. Guardan la energía para el motor eléctrico. Normalmente puede extraer energía de las baterías, como guardarla en ellas.
Transmisión. Realiza lo mismo que en un auto convencional. Algunos híbridos como el de Honda tiene una transmisión normal. Otras, como la del Toyota Prius tiene una muy diferente y la veremos más adelante.
Transmisión. Realiza lo mismo que en un auto convencional. Algunos híbridos como el de Honda tiene una transmisión normal. Otras, como la del Toyota Prius tiene una muy diferente y la veremos más adelante.

¿Y porque construír un auto así de complicado?

Las razónes son directas: Reducción de emisiones y mejora en rendimiento de combustible.
Un auto que quema el doble de combustible para recorrer un kilómetro, contaminará el doble también. En autos con catalizador, este removerá en lo posible los gases contaminantes. Pero en verdad lo mejor sería reducir el consumo en sí del combustible.
El dióxido de carbono CO2, es un gas contaminante que los autos emiten. En la mayoría de países no se regula la emisión de este gas. Los científicos consideran que este contribuye al fenómendo de calentamiento global. La combustión más completa del combustible reduciría la emisión de este gas.
El incrementar el kilometraje por galón de gasolina es otra razón principal. Además de ser muy beneficioso para el bolsillo de los consumidores, es beneficioso para las ganancias de los fabricantes. En los Estados Unidos se requiere por ley que el promedio de consumo de gasolina de los autos nuevos vendidos en el año sea de 27.5 millas por galon (8.55 litros por 100 kilomentros). Esto quiere decir que si un fabricante vende un auto híbrido de 60 mpg (3.92 litros por 100 km), entonces puede vender cuatro autos grandes y caros de solo 20 mpg (11.76 litros por 100 km).

Evolución de un Híbrido

El híbrido es un compromiso. Busca incrementar significativamente el rendimiento en kilometraje recorrido, manteniendo los niveles de emisión de un auto a gasolina.
El problema de los autos a gasolinaPara que un auto nos sea útil debe cumplir algunos objetivos:
Recorrer a lo menos 400 Km antes de reabastecer el combustible.
Que se pueda reabastecer rápida y fácilmente.
Tener un rendimiento en potencia y velocidad equivalente a los otros vehículos de la vía. Un auto a gasolina cumple con estos objetivos pero produce un monto relativamente alto de contaminación. Algunos autos tienen muy bajo kilometraje por galón de gasolina, lo que significa altos costos para el usuario y por su parte más contaminación. Por otro lado existen los autos eléctricos, éstos no producen contaminación, pero solo recorren unos 80 a 160 Km antes de tener que recargarlos y son lentos e inconvenientes para recargar.
Nuestro deseo por más aceleración y autos más potentes, causa el mayor consumo de gasolina. Ud. notará que 2 autos del mismo modelo, pero uno con más potencia, consumirá más gasolina.
Lo curioso es que la mayoría de cosas que necesitamos que realice un auto, éste lo hace con muy poco del caballaje que tiene. Cuando usted maneja su auto en la avenida, éste usa su potencia básicamente para 3 cosas: Sobrepasar la resistencia del aire, Sobrepasar la fricción dellantas, autopartes, etc. y proveer energía para los componentes del auto, como aire acondicionado, dirección hidráulica, luces, etc.
Para lo anterior la mayoría de vehículos solo necesitan menos de 20 caballos de fuerza. Entonces para que necesitamos un auto con 150 o 200 caballos? Varias razones como cuando requerimos una aceleración mayor, subir calles empinadas, rendimiento con el vehículo cargado, etc.
Motores pequeños son más eficientesMuchos autos necesitan un motor relativamente grande para obtener una gran aceleración. Sin embargo en un motor pequeño la ganancia es eficiencia y se puede mejorar usando partes más pequeñas y livianas, reduciendo el número de cilindros y operandolo cerca de su límite de capacidad.
Desempeño de un híbridoLa clave de un híbrido es que el motor a gasolina es más pequeño que el de un auto convencional. Pero como este motor más pequeño puede competir con los otros autos ahi afuera?
Comparemos un Chevy Camaro con su gran motor V-8, a un auto Híbrido. El motor del Camaro tiene la potencia suficiente para cualquier situación de manejo. El motor del híbrido tiene la potencia suficiente para mover el auto por la avenida pero cuando necesita acelerar rápidamente o subir una calle empinada, necesita ayuda. Esa potencia extra viene del motor eléctrico y las baterías que lo hacen funcionar.
El motor de un auto convencional está diseñado para responder a alto desempeño. De hecho usamos un auto en su mayor desempeño menos del 1% de las veces. El motor de un auto híbrido está diseñado para responder al desempeño promedio.