3 factores que impulsan el sistema de propulsión del futuro

Los sistemas de propulsión del siglo XXI integran motores de combustión interna, baterías, transmisiones, motores y sistemas complejos de control. La tecnología ha ido evolucionando constantemente desde que vieron la luz los primeros sistemas de propulsión a finales del siglo XIX, pero durante los últimos años se han producido enormes cambios con gran rapidez. Éstos son el resultado de tres grandes tendencias: la presión para reducir el consumo de combustible, una normativa más exigente para las emisiones tóxicas y la electrificación de los vehículos.

1. Presión para reducir el consumo de combustible

En la actualidad existe un apoyo generalizado a la reducción del consumo de combustible, de ahí que se dediquen grandes esfuerzos a disminuir las emisiones de CO2 (un consumo de 1 litro por cada 100 kilómetros corresponde a 23 gramos de CO2 por kilómetro para un motor de gasolina y 27 gramos de CO2 para un motor diésel). Éste es un factor muy importante para optimizar el propio sistema de propulsión (motor y transmisión) al que se suman otros factores como la transferencia de funciones asociadas tradicionalmente al motor de combustión, a motores eléctricos de alta eficiencia y una menor dependencia de los combustibles fósiles.
Si revisamos las dos últimas décadas, durante la primera década se registró un pequeño, aunque continuo descenso, en el número de gramos de CO2 por kilómetro (reducción media del 1% por año). El punto de inflexión llegó en 2007 ya que el sector del automóvil recibió una llamada de atención cuando se aprobaron directivas que establecieron en Europa el objetivo de 95 gramos de CO2 por kilómetro (equivalentes a un consumo medio de combustible de 3,8 litros de gasolina por cada 100 kilómetros para todo el parque de automóviles) en 2020. A partir de este momento, la cifra dio un gran salto para pasar a una reducción media anual del 4%. La presión para reducir las emisiones de CO2 del vehículo no se limitan a Europa; esta reducción más rápida del CO2 en los vehículos es un objetivo a escala mundial. En EE.UU.
se ha establecido el objetivo de 97 gramos por kilómetro en 2025 (aunque hay que reconocer que la nueva administración trata de anular esta legislación), China quiere reducir las emisiones de CO2 a 117 gramos por kilómetro en 2020 y Corea del Sur trata de conseguir 97 gramos de CO2 por kilómetro en 2020. A medida que se acercan las fechas establecidas en los objetivos, y dado que las reducciones fijadas para las emisiones probablemente seguirán siendo las mismas, los fabricantes de vehículos se verán sometidos a una mayor presión por lograr los objetivos de las pruebas de conducción en las que se miden el consumo y las emisiones.

2. Normativa más exigente para las emisiones tóxicas

En Europa, los coches diésel representan en la actualidad alrededor de la mitad de los vehículos ligeros y su evolución está marca por el requisito de 95 gramos de CO2 por kilómetro. Un vehículo diésel logra mejores resultados en emisiones de CO2 que un motor comparable de gasolina. Ahora bien, por lo que se refiere a la emisión de gases tóxicos como NOx, CO, HC y partículas, un motor de gasolina obtiene mejores resultados que uno diésel. La normativa para estas emisiones es cada vez más exigente. En Europa, por ejemplo, desde el primer estándar Euro de 1992 y el más reciente (Euro 6), los límites para las emisiones de NOx se han reducido de 0,97 gramos por kilómetro hasta 0,06 gramos por kilómetro para motores de gasolina y 0,08 g/km para motores diésel.
La misma tendencia es válida para las partículas: de 0,14 gramos por kilómetro para Euro 1 a 0,0045 gramos por kilómetro para Euro 6 y ya no es aplicable únicamente a los motores diésel debido a la moderna tecnología de inyección directa de gasolina. Además se presentó a principios de este año Euro 6C, la última derivada de la legislación Euro 6, que incluye un conjunto de pruebas de vehículos ligeros armonizado en todo el mundo y pruebas de emisiones reales en conducción con un factor de conformidad hasta 2.1. A partir de 2020, la misma legislación (Euro 6D) exigirá un factor de conformidad hasta 1,5. Por tanto, la normativa más exigente está impulsando sin duda la implementación de una tecnología más limpia y eficiente en el sistema de propulsión.

3. Auge de la electrificación

Dado que los fabricantes de coches afrontan unas restricciones mucho mayores de las emisiones, se ven obligados a desarrollar diferentes sistemas de propulsión con el fin de cumplir los objetivos de la normativa que se han establecido para los vehículos nuevos y para todo el parque móvil. Aún se siguen utilizando muchos motores tradicionales de combustible en todo el mundo, pero existe una clara tendencia a favor de los vehículos híbridos y eléctricos. Por ejemplo, las previsiones a corto plazo indican que los coches híbridos equivaldrán a los coches diésel en la actualidad, con una cuota de mercado prevista del 20% en 2024.
Además, según el Global Automotive Executive Survey 2017 de KPMG, uno de cada tres consumidores tiene previsto que su próximo coche sea totalmente híbrido. Lo cierto es que, exceptuando el mercado japonés y el californiano, hasta ahora se han vendido muy pocos vehículos híbridos, pero esto va a cambiar radicalmente durante los próximos años. En este sentido, la hibridación, y en última instancia la electrificación, están evolucionando para pasar de ser un mercado emergente a uno consolidado. Además de generar menos emisiones, el motor eléctrico también ofrece importantes ventajas desde el punto de la eficiencia. El motor de combustión interna es bastante voluminoso; por ejemplo, un motor convencional está formado por más de 200 piezas móviles. Compárese con el motor de inducción CA de Tesla, que solo tiene una pieza móvil y tiene el tamaño de una sandía. La ventaja en cuanto a eficiencia se evidencia de inmediato ya que peso y consumo de energía van de la mano. Por lo que se refiere a la disipación de calor, la eficiencia energética de un motor de combustión interna de gasolina es de un 30% aproximadamente (en los vehículos diésel es algo mejor, del 40%), la eficiencia energética de los vehículos eléctricos es superior al 90% en el vehículo y del 60% entre la red eléctrica y las ruedas. En este sentido, la hibridación y la electrificación son la respuesta para lograr estos difíciles objetivos. También estimulará las inversiones en tecnologías evolutivas y revolucionarias para los sistemas de propulsión.
Mayor necesidad de sensores y CI
La búsqueda de un menor nivel de consumo y de emisiones, espoleada por la mayor exigencia de las directivas y de la legislación, está creando una mayor necesidad de sensores de próxima generación y la industria electrónica del automóvil debe responder en consecuencia. Para reducir los niveles de emisiones, los fabricantes de motores convencionales de combustión interna tratan de introducir mejoras constantemente en cuanto a toma de aire, gases de escape, combustible, encendido, gestión térmica y del desplazamiento. Los sensores robustos y de alta precisión de posición, velocidad, presión y corriente, junto con los CI avanzados de conexión al sensor, pueden generar los datos necesarios para ayudar a los fabricantes de vehículos a cumplir esta normativa. Esto mismo es válido para la tendencia hacia la electrificación, que está aumentando la necesidad de sensores de corriente, posición y velocidad, así como de CI controladores como controladores de puerta, precontroladores y controladores de motores.