Hispanopedia WikiLa eficiencia del combustible (o economía del combustible ) es una forma de eficiencia térmica , es decir, la relación entre el esfuerzo y el resultado de un proceso que convierte la energía potencial química contenida en un portador ( combustible ) en energía cinética o trabajo . La eficiencia general del combustible puede variar según el dispositivo, que a su vez puede variar según la aplicación, y este espectro de variación se suele ilustrar como un perfil energético continuo . Las aplicaciones no relacionadas con el transporte, como la industria , se benefician de una mayor eficiencia del combustible, especialmente las centrales eléctricas de combustibles fósiles o las industrias que trabajan con combustión , como la producción de amoníaco durante el proceso Haber .
En el contexto del transporte , la economía de combustible es la eficiencia energética de un vehículo en particular, expresada como la relación entre la distancia recorrida y la unidad de combustible consumida. Depende de varios factores, como la eficiencia del motor , el diseño de la transmisión y el diseño de los neumáticos . En la mayoría de los países que utilizan el sistema métrico , la economía de combustible se expresa como "consumo de combustible" en litros por cada 100 kilómetros (L/100 km) o kilómetros por litro (km/L o kmpl). En algunos países que aún utilizan otros sistemas, la economía de combustible se expresa en millas por galón (mpg), por ejemplo, en EE. UU. y generalmente también en el Reino Unido ( galón imperial ); a veces existe confusión, ya que el galón imperial es un 20 % mayor que el galón estadounidense, por lo que los valores de mpg no son directamente comparables. Tradicionalmente, en Noruega y Suecia se utilizaban litros por mil , pero ambos países se han adaptado al estándar de la UE de L/100 km. [ 1 ]
El consumo de combustible es una medida más precisa del rendimiento de un vehículo porque es una relación lineal, mientras que la economía de combustible produce distorsiones en las mejoras de eficiencia. [ 2 ] La eficiencia específica por peso (eficiencia por unidad de peso) puede indicarse para el transporte de mercancías y la eficiencia específica por pasajero (eficiencia del vehículo por pasajero) para los vehículos de pasajeros.
Diseño de vehículos
La eficiencia del combustible depende de muchos parámetros de un vehículo, incluidos los parámetros de su motor , la resistencia aerodinámica , el peso, el uso del aire acondicionado, el combustible y la resistencia a la rodadura . En las últimas décadas se han producido avances en todas las áreas del diseño de vehículos. La eficiencia del combustible de los vehículos también se puede mejorar mediante un mantenimiento cuidadoso y buenos hábitos de conducción. [ 3 ]
Los vehículos híbridos utilizan dos o más fuentes de energía para la propulsión. En muchos diseños, un pequeño motor de combustión se combina con motores eléctricos. La energía cinética que de otro modo se perdería en forma de calor durante el frenado se recupera como energía eléctrica para mejorar la eficiencia del combustible. Las baterías de mayor capacidad en estos vehículos alimentan la electrónica del automóvil , lo que permite apagar el motor y evitar el ralentí prolongado . [ 4 ]
eficiencia de la flota
La eficiencia de la flota describe la eficiencia promedio de un conjunto de vehículos. Los avances tecnológicos en eficiencia pueden verse contrarrestados por un cambio en los hábitos de compra, con una propensión a adquirir vehículos más pesados y menos eficientes en el consumo de combustible. [ 5 ]
Terminología de eficiencia energética
La eficiencia energética es similar a la eficiencia del combustible, pero la entrada suele estar en unidades de energía como megajulios (MJ), kilovatios-hora (kW·h), kilocalorías (kcal) o unidades térmicas británicas (BTU). El inverso de "eficiencia energética" es " intensidad energética ", o la cantidad de energía de entrada requerida para una unidad de salida como MJ/pasajero-km (de transporte de pasajeros), BTU/tonelada-milla o kJ/t-km (de transporte de mercancías), GJ/t (para la producción de acero y otros materiales), BTU/(kW·h) (para la generación de electricidad) o litros/100 km (de viaje de vehículos). Los litros por 100 km también son una medida de "intensidad energética" donde la entrada se mide por la cantidad de combustible y la salida se mide por la distancia recorrida. Por ejemplo: Economía de combustible en automóviles .
Dado el poder calorífico de un combustible, sería trivial convertir unidades de combustible (como litros de gasolina) a unidades de energía (como MJ) y viceversa. Pero existen dos problemas con las comparaciones realizadas utilizando unidades de energía:
- Existen dos valores caloríficos diferentes para cualquier combustible que contenga hidrógeno, los cuales pueden diferir en varios puntos porcentuales (véase más abajo).
- Al comparar los costes energéticos del transporte, un kilovatio-hora de energía eléctrica puede requerir una cantidad de combustible con un poder calorífico de 2 o 3 kilovatios-hora para su producción.
Contenido energético del combustible
El contenido energético específico de un combustible es la energía calorífica obtenida al quemar una cantidad determinada (como un galón, un litro o un kilogramo). A veces se le denomina calor de combustión . Existen dos valores diferentes de calor específico para un mismo lote de combustible: el calor de combustión alto (o bruto) y el calor de combustión bajo (o neto). El valor alto se obtiene cuando, tras la combustión, el agua de los gases de escape se encuentra en estado líquido. Para el valor bajo, los gases de escape contienen toda el agua en estado gaseoso (vapor). Dado que el vapor de agua libera energía calorífica al pasar de estado gaseoso a líquido, el valor del agua líquida es mayor, ya que incluye el calor latente de vaporización del agua. La diferencia entre los valores alto y bajo es significativa, de aproximadamente un 8% o un 9%. Esto explica la mayor parte de la aparente discrepancia en el poder calorífico de la gasolina. En Estados Unidos (y en la tabla) se han utilizado tradicionalmente los valores altos de poder calorífico, pero en muchos otros países se suelen utilizar los valores bajos.
Ni el calor bruto de combustión ni el calor neto de combustión proporcionan la cantidad teórica de energía mecánica (trabajo) que se puede obtener de la reacción. (Esto viene dado por el cambio en la energía libre de Gibbs , que es de aproximadamente 45,7 MJ/kg para la gasolina). La cantidad real de trabajo mecánico obtenido del combustible (el inverso del consumo específico de combustible ) depende del motor. Un valor de 17,6 MJ/kg es posible con un motor de gasolina y de 19,1 MJ/kg con un motor diésel. Consulte el apartado de consumo específico de combustible para obtener más información.
Transporte
La eficiencia energética en el transporte es la distancia útil recorrida por pasajeros, mercancías o cualquier tipo de carga, dividida por la energía total suministrada al medio de propulsión . El aporte energético puede presentarse en diferentes formas, según el tipo de propulsión, y normalmente se presenta en forma de combustibles líquidos , energía eléctrica o energía alimentaria . [ 9 ] El inverso de la eficiencia energética en el transporte es el consumo energético en el transporte.
El consumo de energía en el transporte se suele describir en términos de consumo de combustible , siendo este el recíproco de la eficiencia del combustible. [ 9 ] y vinculado a un medio de propulsión que utiliza energía química , mientras que la eficiencia energética en general se aplica a cualquier tipo de propulsión. Para comparar la eficiencia energética en cualquier tipo de vehículo, resulta útil utilizar el Sistema Internacional de Unidades, que incluye julios para la energía y metros para la distancia. Cuanto más eficiente sea el vehículo, más metros recorrerá con un julio (mayor eficiencia), o menos julios utilizará para recorrer un metro (menor consumo). El uso eficiente de la energía en el transporte varía considerablemente según el medio de transporte. Los diferentes tipos de transporte consumen desde unas pocas decenas de kilojulios por kilómetro (kJ/km) para una bicicleta hasta varios miles para un automóvil. A menudo, varias distinciones no están claras:
- Se conoce bien el contenido energético de los combustibles líquidos, pero no siempre se sabe con exactitud qué combustible se utiliza o si su valor se ha convertido o no.
- El contenido energético de los alimentos varía considerablemente, por lo que para caminar y para vehículos que utilizan energía humana se utiliza su valor energético metabólico. Si se incluye la energía necesaria para el metabolismo basal , es decir, la energía vital, como suele ser habitual, la eficiencia es mucho menor que si se excluye, como en el caso de los conductores de vehículos.
- El contenido energético de la electricidad en sí mismo es una definición exacta, pero sufre muchas conversiones, por ejemplo, desde una central eléctrica hasta el vehículo, por lo que las comparaciones requieren definir dónde se mide la electricidad y/o cómo se produce.
La eficiencia energética, en función del tipo de combustible utilizado y su consumo, suele estar relacionada con el coste operativo (USD/km) y las emisiones medioambientales (p. ej., CO₂e / km ). Estos mismos criterios se están empezando a aplicar también al tipo de alimento.
Eficiencia de combustible de los vehículos de motor
La eficiencia de combustible de un automóvil se refiere a la distancia recorrida y la cantidad de combustible consumido. Puede expresarse en términos del volumen de combustible necesario para recorrer una distancia determinada, como litros por cada 100 kilómetros (L/100 km), o a su inversa, la distancia recorrida por unidad de volumen de combustible consumido, como kilómetros por litro (km/L) o millas por galón (mpg). Dado que la eficiencia de combustible de los vehículos influye significativamente en la contaminación atmosférica , la importación de combustible puede representar una parte importante del comercio exterior de un país y los consumidores suelen subestimar la eficiencia de combustible; por ello, muchos países imponen requisitos de eficiencia de combustible.
Se utilizan diferentes métodos para aproximar el rendimiento real del vehículo. La energía del combustible es necesaria para superar diversas pérdidas (como la resistencia del viento o la fricción de los neumáticos ) que se producen durante la propulsión y para alimentar sistemas como el encendido o el aire acondicionado. Se pueden emplear diversas estrategias para reducir las pérdidas en cada una de las conversiones entre la energía química del combustible y la energía cinética del vehículo. El comportamiento del conductor puede afectar al consumo de combustible; maniobras como la aceleración repentina y el frenado brusco suponen un derroche de energía.
Los coches eléctricos consumen kilovatios-hora de electricidad por cada 100 kilómetros (kWh/100km); en EE. UU., se ha creado una medida de equivalencia, como millas por galón de gasolina equivalente (galón estadounidense), para intentar compararlos.
Técnica de conducción
Las técnicas de conducción energéticamente eficientes son utilizadas por conductores que desean reducir su consumo de combustible y, por lo tanto, maximizar la eficiencia del mismo. Muchos conductores tienen el potencial de mejorar significativamente su eficiencia de combustible. [ 11 ] Cosas simples como mantener los neumáticos inflados correctamente, tener un vehículo bien mantenido y evitar el ralentí pueden mejorar drásticamente la eficiencia del combustible. [ 12 ] El uso cuidadoso de la aceleración y la desaceleración, y especialmente limitar el uso de altas velocidades, ayuda a la eficiencia. El uso de varias de estas técnicas se denomina " hipermiling ". [ 13 ]
Si bien estas técnicas pueden ser aplicadas por cualquier conductor, la conducción energéticamente eficiente (a menudo llamada "conducción ecológica") se ha convertido en un enfoque principal de la gestión moderna de flotas . Como parte fundamental de la digitalización de flotas , las empresas utilizan la telemática para monitorear y gestionar automáticamente el consumo de combustible. Un sistema telemático de flotas recopila datos sobre comportamientos que desperdician combustible, como aceleraciones bruscas, exceso de velocidad y ralentí. Esta información se utiliza posteriormente en aplicaciones de evaluación de conductores para identificar y capacitar a los conductores. [ 11 ] Esto suele combinarse con sistemas de gestión de combustible específicos que utilizan sensores de nivel de combustible de alta precisión para obtener datos exactos de consumo de combustible y prevenir el robo de gasolina . [ 14 ]
Las técnicas sencillas para ahorrar combustible pueden reducir el consumo sin necesidad de recurrir a técnicas radicales que pueden ser ilegales y peligrosas, como conducir demasiado cerca de vehículos más grandes.
Tecnología avanzada
Las máquinas más eficientes para convertir energía en movimiento rotatorio son los motores eléctricos, como los que se utilizan en los vehículos eléctricos . Sin embargo, la electricidad no es una fuente de energía primaria, por lo que también debe tenerse en cuenta la eficiencia de su producción. Los trenes pueden funcionar con electricidad, suministrada a través de una vía adicional, un sistema de catenaria aérea o mediante generadores a bordo, como los que se utilizan en las locomotoras diésel-eléctricas comunes en las redes ferroviarias de EE. UU. y el Reino Unido. La contaminación producida por la generación centralizada de electricidad se emite en una central eléctrica distante, en lugar de generarse in situ. La contaminación puede reducirse mediante una mayor electrificación de las vías férreas y el uso de energía baja en carbono . Algunas compañías ferroviarias, como la francesa SNCF y los ferrocarriles federales suizos, obtienen la mayor parte, si no el 100%, de su energía de centrales hidroeléctricas o nucleares; por lo tanto, la contaminación atmosférica de sus redes ferroviarias es muy baja. Esto se reflejó en un estudio de AEA Technology que comparó un tren Eurostar con viajes en avión entre Londres y París, el cual demostró que los trenes emitían, en promedio, 10 veces menos CO₂ por pasajero que los aviones, gracias en parte a la generación nuclear francesa. [ 15 ]
Pilas de combustible de hidrógeno
En el futuro, los coches de hidrógeno podrían estar disponibles comercialmente. Toyota está probando vehículos impulsados por pilas de combustible de hidrógeno en el sur de California, donde se ha establecido una red de estaciones de servicio de hidrógeno. Estos vehículos, que funcionan mediante reacciones químicas en una pila de combustible que generan electricidad para accionar motores eléctricos de alta eficiencia, o mediante la combustión directa de hidrógeno en un motor de combustión (de forma casi idéntica a un vehículo de gas natural y compatible tanto con gas natural como con gasolina), prometen una contaminación prácticamente nula por el tubo de escape. La contaminación atmosférica podría ser mínima, siempre que el hidrógeno se produzca mediante electrólisis utilizando electricidad procedente de fuentes no contaminantes como la energía solar, eólica, hidroeléctrica o nuclear. La producción comercial de hidrógeno utiliza combustibles fósiles y genera más dióxido de carbono que hidrógeno.
Dado que la fabricación y destrucción de un automóvil, así como la producción, transmisión y almacenamiento de electricidad e hidrógeno, generan contaminantes, la etiqueta "cero contaminación" se aplica únicamente a la conversión de la energía almacenada en movimiento por parte del automóvil.
En 2004, un consorcio de importantes fabricantes de automóviles —BMW , General Motors , Honda , Toyota y Volkswagen / Audi— creó el "Estándar de Gasolina con Detergente de Nivel Superior" para las marcas de gasolina en EE. UU. y Canadá que cumplen con sus estándares mínimos de contenido de detergente [ 16 ] y no contienen aditivos metálicos. La gasolina de Nivel Superior contiene mayores niveles de aditivos detergentes para prevenir la acumulación de depósitos (típicamente, en el inyector de combustible y la válvula de admisión ) que se sabe que reducen la eficiencia del combustible y el rendimiento del motor. [ 17 ]
En microgravedad
La forma en que se quema el combustible afecta la cantidad de energía que se produce. La Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) ha investigado el consumo de combustible en microgravedad .
La distribución común de una llama en condiciones de gravedad normal depende de la convección , porque el hollín tiende a subir a la parte superior de una llama, como en una vela, haciendo que la llama sea amarilla. En microgravedad o gravedad cero , como un entorno en el espacio exterior , la convección ya no ocurre y la llama se vuelve esférica , con una tendencia a volverse más azul y más eficiente. Hay varias explicaciones posibles para esta diferencia, de las cuales la más probable es la hipótesis de que la temperatura está distribuida de manera lo suficientemente uniforme como para que no se forme hollín y ocurra una combustión completa, Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio, abril de 2005. Los experimentos de la NASA en microgravedad revelan que las llamas de difusión en microgravedad permiten que se oxide completamente más hollín después de que se producen que las llamas de difusión en la Tierra, debido a una serie de mecanismos que se comportaron de manera diferente en microgravedad en comparación con las condiciones de gravedad normal. Resultados del experimento LSP-1 , Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio, abril de 2005. Las llamas premezcladas en microgravedad arden a un ritmo mucho más lento y de manera más eficiente que incluso una vela en la Tierra, y duran mucho más. [ 18 ]
Véase también
- Eficiencia anual en la utilización del combustible (AFUE)
- acuerdo ACEA
- propulsión alternativa
- Motor de pistón sin árbol de levas
- equivalente de dióxido de carbono
- Consumo medio de combustible corporativo (CAFE)
- EcoAuto (en Canadá)
- Uso eficiente de la energía
- Norma de emisiones
- Contenido energético del biocombustible
- conservación de la energía
- eficiencia de conversión de energía
- Densidad de energía
- Diseño FF
- Tracción delantera
- Economía de combustible en aeronaves
- Economía de combustible en los automóviles
- Comportamientos que maximizan el ahorro de combustible
- Eficiencia de combustible en el transporte
- Consumidor de gasolina
- Valor calorífico
- La paradoja de Jevons
- evaluación del ciclo de vida
- Neumáticos de baja resistencia a la rodadura
- Equivalente en millas por galón de gasolina
- Gestión del combustible marino
- Twinjet
- Distribución variable de válvulas
- Carrocería monocasco
- Costos de automóviles
- Métricas del vehículo
Referencias
- ↑ "Información sobre el consumo de combustible de los coches nuevos" . Archivado del original el 8 de septiembre de 2019. Consultado el 7 de noviembre de 2019 .
- ↑ "Más información sobre la etiqueta de eficiencia de combustible para vehículos de gasolina" . Archivado del original el 5 de julio de 2013.
- ↑ "Consejos y trucos sencillos para aumentar la eficiencia de combustible de tu coche | CarSangrah" . CarSangrah . 7 de junio de 2018. Consultado el 24 de julio de 2018 .
- ↑ "Cómo funcionan los híbridos" . Departamento de Energía de EE . UU . Archivado del original el 8 de julio de 2015. Consultado el 16 de enero de 2014 .
- 1 2 "Aspectos destacados del Informe de tendencias automotrices" . EPA.gov . Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA). 12 de diciembre de 2022. Archivado del original el 2 de septiembre de 2023.
- ↑ Cazzola, Pierpaolo; Paoli, Leonardo; Teter, Jacob (noviembre de 2023). "Tendencias en la flota mundial de vehículos 2023 / Gestión del cambio hacia los SUV y la transición a los vehículos eléctricos" (PDF) . Iniciativa Global de Economía de Combustible (GFEI). pág. 3. doi : 10.7922/G2HM56SV . Archivado (PDF) del original el 26 de noviembre de 2023.
- ↑ Calculado a partir de los calores de formación. No se corresponde exactamente con la cifra de MJ/L dividido por la densidad.
- ↑ Apéndice B, Libro de datos de energía del transporte del Centro de Análisis del Transporte del Laboratorio Nacional de Oak Ridge
- 1 2 Evaluación de tecnologías de ahorro de combustible para vehículos ligeros . The National Academies Press. 2011. doi : 10.17226/12924 . ISBN 978-0-309-15607-3Consultado el 18 de septiembre de 2016 .
- ↑ Page, Walter Hines; Page, Arthur Wilson (1916). "El hombre y sus máquinas" . El trabajo del mundo . Vol. XXXIII. Garden City, Nueva York: Doubleday, Page & Co.
- 1 2 Beusen; et al. (2009). "Uso de dispositivos de registro a bordo para estudiar el impacto a largo plazo de un curso de conducción ecológica" . Transportation Research D. 14 ( 7): 514– 520. Bibcode : 2009TRPD...14..514B . doi : 10.1016/j.trd.2009.05.009 . Archivado del original el 19 de octubre de 2013.
- ↑ "20 maneras de mejorar la eficiencia de su combustible y ahorrar dinero en la gasolinera" . Archivado del original el 16 de agosto de 2016.
- ↑ http://www.merriam-webster.com/dictionary/hypermiling Diccionario Merriam-Webster
- ↑ "Mantenerse a la vanguardia: 3 tendencias clave en la gestión de flotas para 2023" . Forbes . 18 de abril de 2023. Consultado el 7 de octubre de 2025 .
- ↑ "El tren es 10 veces mejor que el avión en la comparación de emisiones de CO2 entre Londres y París - Transporte y Medio Ambiente" . Archivado del original el 28 de septiembre de 2007.
- ↑ Gasolina de primera calidad archivada el 15/08/2013 en Wayback Machine
- ↑ "Normas de control de depósitos" . Archivado del original el 6 de agosto de 2004. Consultado el 19 de octubre de 2012 .
- ↑ Resultados del experimento SOFBAL-2 Archivados el 12 de marzo de 2007 en Wayback Machine , Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio, abril de 2005.
Enlaces externos
- Sitio web del gobierno de EE. UU. sobre economía de combustible
- economía energética
- Cantidades físicas
- eficiencia energética
- Economía del transporte
