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Por Ed Fontes, COMSOL.

Arrancar el coche en una fría mañana de invierno puede ser desagradable si no se ha sido proactivo la noche anterior. Cuando se es incapaz de arrancar un motor, a menudo se debe a un fallo de la batería. ¿Por qué la batería es más sensible que otros sistemas de un coche? La respuesta se encuentra en la capacidad de la batería de convertir energía química en energía eléctrica, con un mínimo de generación de calor, y la relativamente poca cantidad de energía térmica disponible a bajas temperaturas.

Arrancando

Recuerdo un otoño de hace unos cuantos años durante el cual me compré un coche nuevo. El invierno siguiente fue uno de los más fríos de varios años. Durante dos semanas el termómetro del jardín mostró temperaturas por debajo de -10ºC (14ºF). Una mañana de febrero, mientras pasaba unas vacaciones de esquí en las montañas suecas, salí de la casa de campo a la carretera para arrancar el coche, con la esperanza de proporcionar a la familia un cómodo y bonito corto paseo hasta las pistas. Al darle al contacto el coche apenas respondió. El vehículo hizo un sonido que revelaba que los seis cilindros no funcionaban tan bien como acostumbraban a hacerlo. Pasó prácticamente un minuto antes de que el motor sonara como es debido. Como el coche era nuevo, me pareció preocupante. Muy lentamente, el LCD entre el velocímetro y el tacómetro empezó a funcionar, mostrando -35ºC (-31ºF). ¡No hay esquí esta mañana!

Como ingeniero electroquímico mis pensamientos pasaron de ir a las pistas, a la buena tecnología de las antiguas baterías de plomo-ácido, que, en su tiempo, eran capaces de proporcionar el pico de corriente necesario para alimentar el motor de arranque y arrancar el motor con la primera vuelta de la llave.

Este problema no se limita únicamente a las baterías - Los motores de combustión interna también presentan problemas a temperaturas extremadamente bajas. El aceite lubricante se hace más denso, las reacciones de combustión se hacen lentas y la condensación puede congelarse en partes críticas del sistema de combustible. Mi coche, sin embargo, arrancó. Cualquier vehículo eléctrico no enchufado durante una noche tan fría probablemente no hubiera arrancado.

¿Cuál es la razón de esta diferencia? La respuesta se encuentra en la manera en que la energía química se convierte en energía mecánica:

  • El motor de combustión interna convierte la energía química almacenada en el combustible en calor, que entonces se convierte en energía mecánica.
  • El motor del vehículo eléctrico convierte la energía química en la batería en energía eléctrica, que entonces es convertida en energía mecánica por el motor eléctrico. Genera muy poca cantidad de calor en comparación con el motor de combustión.

El proceso vía energía térmica a energía mecánica en el motor de combustión proporciona cantidad de calor desde el primer golpe para calentar el motor rápidamente, permitiendo conducir el coche casi inmediatamente. Sin embargo, la lenta generación de calor que ocurre en temperaturas extremas en el vehículo eléctrico no proporciona la misma experiencia. Citando a Les Grossman, "Eso es física, es inevitable".

 

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