Su fuente de energía ya la conformaba un conjunto de acumuladores. Los ingenieros franceses Gaston Plante y Camille Faure mejoraron las baterías, incrementando la autonomía de funcionamiento del vehículo. Este hecho disparó la demanda en Francia, Estados Unidos y Gran Bretaña, principalmente. A mediados del siglo XIX, ya rodaban más de 30,000 autos eléctricos.
Por otro lado, y sin pretender competir con el motor eléctrico, el señor Street creó, en 1794, un motor de combustión interna, que sirvió de base a las ideas, estudios e investigaciones de uno de los padres de la termodinámica, Sadi Carnot.6 Los resultados obtenidos dieron lugar a la máquina ideal que lleva su mismo apellido (conocida también como ciclo de Carnot), que dio origen teórico al motor de combustión interna. Estos estudios fueron la base, principalmente, del motor diésel.
En este trayecto de la historia, sucedieron varias investigaciones por parte de algunos personajes de ciencia, además de apoyos diversos de empresarios comprometidos, lo que permitió superar complicaciones técnicas en la carrera por construir un motor de combustión interna práctico.
Fue en 1867 que el alemán Nicolas August Otto7 presentó el primer motor a gasolina que se empezaría
a comercializar. La tecnología y facilidades operativas de esta máquina fueron mejorando paso a paso; sin
embargo, había un gran inconveniente: el combustible utilizado sólo se vendía en farmacias.
Además, se convirtió en una seria dificultad el arranque de estos motores. La tarea de hacer girar una
manivela que proporcionara rotación inicial al volante de inercia y, por lo tanto, al cigüeñal y a todos los
mecanismos unidos a éste, era bastante peligrosa para cualquier conductor. Esto propició que su comercialización estuviera deprimida por varios años.
Rudolph Diesel,8 en 1892, presentó su motor térmico racional, con el cual buscaba desarrollar una alta
compresión del aire mediante un émbolo que subiría dentro de un cilindro, a efecto de alcanzar una alta
temperatura de ignición, para inmediatamente inyectar un combustible aceitoso, el cual encendería, empujando bruscamente el émbolo hacia su posición inferior, y con ello generar fuerza rotacional o par motor, a un elemento conocido como cigüeñal.
Con el motor diésel, se procuraron resolver diversas desventajas operativas del motor de ciclo Otto, como
eran la compleja accesibilidad, bajo poder calorífico y alto precio de la gasolina; lograr la ignición de la
mezcla aire-combustible sin necesidad de una fuente externa de encendido (la bujía) e incrementar la
eficiencia térmica del sistema.
Estos objetivos se logaron a costa de su gran tamaño y peso, además de lo complicado que resultaba el sistema de alimentación de combustible, por lo que, al principio, no fue posible adaptar el motor diésel en aplicaciones de transporte de personas y mercancías. Sin embargo, a partir de 1897 se comercializó, con gran éxito, en instalaciones estacionarias, por aquellas empresas que compraron la patente y que hoy en día siguen construyendo este motor.
Mientras tanto, el motor eléctrico, aunque todavía con bajas velocidades, no presentaba las limitantes térmicas y operacionales de los otros motores. Su problema eran las baterías para darle suficiente autonomía. La majestuosidad de su funcionamiento significaba una gran solución para el transporte.
El mejoramiento de los procesos termodinámicos al interior de los motores térmicos siguió avanzando.
Karl Benz, en 1895, patentó el radiador para evitar que el agua que utilizaba para enfriar su motor se
evaporara con rapidez, lo que mejoró su eficiencia térmica. Ya desde entonces, gran parte de la energía que se producía durante la combustión en este motor se desperdiciaba en calor.
El problema de arranque en los motores de combustión interna se resolvió hasta 1911, con la invención, por parte del ingeniero estadounidense Charles Franklin, de un motor eléctrico (realmente son dos mecanismos eléctricos encimados e interconectados de manera brillante) conocido como “marcha” o motor de arranque.9
Con este paso gigante, sucedió en la historia una terrible paradoja. Con la solución al problema de arranque que aportó la marcha, la iniciativa de fabricaciónmasiva del vehículo Ford, modelo “T”, con motor a gasolina, que impulsaría Henry Ford en 1914, y el inicio de comercialización masiva de la gasolina en la década de 1920, el motor eléctrico pasó al olvido en sus aplicaciones vehiculares. “Motor eléctrico contra motor eléctrico”, por así decirlo.
En 1927, Robert Bosh resolvió el problema de suministro de combustible del motor diésel, al inventar un
sistema de inyección compacto, ligero y gobernado. Esta innovación por fin le daba viabilidad en aplicaciones de transporte con camiones de grandes dimensiones, por su gran fuerza de torque, encendido de la mezcla airecombustible sin necesidad de una bujía, y una mayor eficiencia energética respecto al motor a gasolina, además de resultar menos contaminante y más barato.
En paralelo, se inventó y desarrolló un pequeño turbocargador (o “turbo”) que se instaló al final del
múltiple de escape, para aprovechar la inercia de los gases de escape e impulsar un pequeño compresor, cuya función es introducir más aire al motor, pues la falta de aire suficiente es uno de los factores de la ineficiencia de la combustión en los motores térmicos, disminuyendo la potencia e incrementando la contaminación. Esta iniciativa permitió bajar el tamaño y peso e incrementar el rendimiento operativo del motor diésel, proliferando a gran escala en pequeños vehículos familiares, principalmente en los países europeos.
Más tarde, el turbo también fue aprovechado por los vehículos a gasolina, además de varias características
propias de aquel motor, como el incremento de la compresión y la inyección directa de combustible, lo
cual ha permitido bajar el tamaño de los mismos y obtener un mayor rendimiento.
Grandes innovaciones se han registrado en la industria automotriz para mejorar la eficiencia de ambos
motores. Gran parte de todas ellas han normalizado, para bien de la industria, su comercialización y
consumo. Por ejemplo, el uso de nuevos materiales para su fabricación; la oxidación, reducción y limpieza de los gases de escape; la incorporación de la mecatrónica en todos sus sistemas para lograr mayores economías de combustible y mejorar su eficiencia energética; la adaptación de tecnologías de 4ª y 5ª generación en el funcionamiento, monitoreo y control, en tiempo real, de todos los procesos del vehículo, entre otras.
Acompañado de lo anterior, han sucedido importantes iniciativas vehiculares en diversos países, que complementan brillantemente el escenario automotriz, como lo es la utilización del aire comprimido para la tracción; la inyección de hidrógeno; el uso de etanol, agua de mar, gas natural y gas licuado de petróleo como combustible, además de otras iniciativas importantes.
Es un hecho que la innovación y las enormes inversiones en esta industria han contribuido al producto interno bruto de los países y han prolongado la vigencia de millones y millones de motores de combustión
interna en el mundo. Empero, hay un reconocimiento tácito en el campo de la innovación, la investigación y el desarrollo tecnológico: nos estamos acercando a la frontera de mejora técnica de estos motores.
Aunado a lo anterior, existen varias preocupaciones que a las generaciones que actualmente habitamos el
planeta, no nos dejan dormir. Algunas de ellas son las siguientes:
1) El innegable agotamiento de los recursos petroleros como fuente de energía, así como la inestabilidad mundial que esto genera. 2) La inocultable contaminación ambiental. 3) El calentamiento global. 4) La obligación de mantener la viabilidad de
la humanidad.
Todo esto nos hace reconocer, que el motor de combustión interna, que durante más de un siglo hemos
utilizado para la movilidad, se encuentra en un severo cuestionamiento. ¿Por qué? Por su baja eficiencia térmica y energética. Para solucionar lo anterior, ya llevamos buena ventaja, pues en nuestra época ha estado siempre presente el motor eléctrico. En nuestro país, instituciones de investigación y educación superior han contribuido a demostrar sus beneficios y aplicaciones diversas. El Instituto Politécnico Nacional y la Universidad Nacional Autónoma de México, entre otras instituciones, son
un ejemplo de perspicacia. Su comunidad científica ha desarrollado diversos prototipos para la movilidad
y ha demostrado su viabilidad y rentabilidad social y económica.
Cabe mencionar que este motor ya ha ganado respeto e importantes espacios en nuestro país, y sus aplicaciones han sido extraordinarias, como por ejemplo, en los tranvías a principios del siglo XX; en el trolebús; en el tren ligero y en los sistemas Metro de la ciudad de México, Guadalajara y Monterrey; en grandes locomotoras para el transporte ferroviario de carga y de pasajeros con una configuración híbrida; en trenes eléctricos autónomos; en pequeños camiones eléctricos de repartición de mercancías en los centros históricos; en los carritos de golf, en scooters y en bicicletas eléctricas.
El retorno del motor eléctrico, como el del año de 1832, pero mejorado, ya está aquí; 1996 se enmarca como el año de su regreso. Los desarrollos tecnológicos a su alrededor, como su sencillez de fabricación, su operación silenciosa, la facilidad de su mantenimiento, los mecanismos para regenerar parte de su propia energía; la nula contaminación que se genera al medio ambiente durante su funcionamiento, los bajos costos de la energía que consume (los cuales pueden aún ser más eficientes) respecto de los combustibles fósiles, lo hacen el mecanismo ideal para reemplazar al motor de combustión interna.
La generalización de la electromovilidad ha iniciado con el vehículo híbrido, el cual combina las dos tecnologías, eléctrica y de combustión interna, para operar de manera efectiva y armoniosa en la demanda de tracción del vehículo y la recarga a bordo del sistema de baterías. El uso de motores eléctricos puros, es decir, con su propio banco de baterías, está en marcha. Diversas empresas fabricantes e instituciones de investigación en varios países del mundo están en pleno proceso de investigación y desarrollo. La comercialización a gran escala está en curso. Es menester reconocer algunas de sus debilidades,
en las que ya se trabaja. Sin embargo, analicemos sus principales virtudes.
