La tecnología híbrida cierra la brecha entre los vehículos con motor de combustión interna y los totalmente eléctricos

Nota del editor: este artículo fue encargado por el Engine Technology Forum y publicado con permiso de PowerProgress.com.

El motor de combustión interna (ICE) ha sido una fuente de energía indispensable para vehículos de carretera y todoterreno durante décadas. Si bien el ICE sigue demostrando una actitud de sostenibilidad como proveedor independiente de energía vehicular, también es un socio valioso para un número creciente de aplicaciones de vehículos híbridos-eléctricos (HEV).

“Las tecnologías híbridas ofrecen una solución práctica para reducir el consumo de combustible y las emisiones en muchos tipos diferentes de vehículos”, según Allen Schaeffer, director ejecutivo de Engine Technology Forum , una organización sin fines de lucro que aboga por los motores de combustión interna, sus proveedores y productores de combustibles.

Dentro de cada uno de los principales sectores de movilidad (vehículos de pasajeros, camiones comerciales y vehículos todoterreno) hay veteranos de los motores de combustión interna, recién llegados a los híbridos y rebeldes de los híbridos.

El Toyota Prius 2025 de quinta generación está equipado con la quinta generación del Sistema Híbrido Toyota (THS). El THS también se utiliza en el Toyota Prius PHEV. (Foto: Toyota)

Vehículos de pasajeros

“Toyota lleva más de 25 años fabricando vehículos híbridos, y con razón. Teníamos la motivación y la necesidad de reducir las emisiones de carbono en las carreteras”, declaró Dante Boutell, vicepresidente de Control del Tren Motriz de Toyota Motor North America en Ann Arbor, Michigan.

Con el debut del Toyota Prius de 1997 en el mercado japonés, este se convirtió en el primer coche híbrido-eléctrico de producción en masa del mundo. El Prius 2025 utiliza un Sistema Híbrido Toyota (THS) de quinta generación. «La primera, segunda y tercera generación del THS supusieron un gran avance tecnológico», afirmó Boutell. Otras mejoras, como la reducción del tamaño y el peso del sistema híbrido, fueron características distintivas de la cuarta y quinta generación. «Estamos trabajando en una nueva generación del THS».

En 2024, los fabricantes de automóviles vendieron más de 12,9 millones de vehículos de pasajeros con motor de combustión interna en Estados Unidos. Las ventas de vehículos de pasajeros híbridos en 2024 superaron los 1,6 millones de unidades, el mayor volumen de la industria en Estados Unidos hasta la fecha. Desde 2021, las ventas de híbridos han experimentado una tendencia al alza, según datos del Departamento de Estadísticas de Transporte de EE. UU.

Este continuo repunte en las ventas de híbridos impulsó una inversión de 88 millones de dólares en una línea de producción adicional en la planta de ensamblaje de Toyota en Virginia Occidental. La nueva línea producirá transejes híbridos de próxima generación para vehículos Toyota y Lexus. El inicio de la producción del sistema de transmisión, que transfiere la potencia de forma fluida entre el motor, el motor eléctrico y las ruedas, está previsto para finales de 2026.

Vista del interior del Toyota Prius híbrido 2025. (Foto: Toyota)

El enfoque multidisciplinar de Toyota para los vehículos electrificados se centra en vehículos totalmente eléctricos, híbridos-eléctricos e híbridos-eléctricos enchufables. Los PHEV funcionan solo con electricidad, solo con motor de combustión interna o con una combinación híbrida de ambos. A diferencia de los HEV, los PHEV pueden conectarse a una toma de corriente externa para recargar sus baterías de alto voltaje.

“En 2023, las ventas de vehículos eléctricos de Toyota en EE. UU. fueron del 29 %. Esta cifra aumentó al 43 % en 2024 y se espera que alcance el 50 % en 2025. Por lo tanto, estos son pasos importantes entre 2023 y 2025”, afirmó Boutell.

Los vehículos de pasajeros híbridos-eléctricos han cambiado drásticamente con los años, tanto en tecnología como en experiencia de conducción. «Hace veinticinco años, los híbridos eran un poco peculiares de conducir. El frenado no era tan suave como el de un vehículo convencional. Se notaba el encendido y apagado del motor, y la aceleración, a veces, no era suficiente», explicó Boutell.

La experiencia de conducción es muy diferente hoy en día. "Ahora es una conducción muy suave y cómoda, lo que contribuye a la adopción de vehículos híbridos-eléctricos. Y con el aumento de los volúmenes, la escala entra en juego, por lo que el coste de un vehículo híbrido de pasajeros no es tan diferente al de un vehículo con motor de combustión interna", afirmó Boutell.

Al igual que Toyota y muchos otros fabricantes de vehículos de pasajeros, la gama de productos de Hyundai incluye modelos con motor de combustión interna y electrificados. "Los consumidores no tienen que sacrificar el rendimiento para ahorrar combustible ni ser más conscientes del medio ambiente, ya que con nuestro nuevo sistema híbrido se obtiene mucha más potencia y menos emisiones que su equivalente con motor de combustión interna", afirmó John Shon, gerente sénior de planificación de productos de Hyundai América.

Vista en corte del sistema híbrido de próxima generación de Hyundai, que debuta en el SUV Palisade 2026. (Foto: Hyundai)

Se espera que el Hyundai Palisade 2026 con un sistema híbrido-eléctrico de cuatro cilindros y 2.5 L turboalimentado genere 40 hp adicionales en comparación con el Palisade 2026 con un motor V6 de 3.5 L. "El nuevo sistema híbrido ofrece un excelente ahorro de combustible. En ciertos modelos de vehículos, esto representará un aumento de entre 12 y 13 mpg, lo que representa una mejora de entre el 40 % y el 50 % en el ahorro de combustible", afirmó Shon.

Como SUV grande con tres filas de asientos, el Palisade 2026 será el primer modelo con el sistema híbrido de nueva generación de Hyundai. Hyundai ofrece tecnología híbrida en EE. UU. desde 2012, cuando el sedán mediano Sonata estrenó la tecnología híbrida de primera generación del fabricante. "Para el Palisade buscábamos un sistema híbrido más robusto, por lo que este sistema de segunda generación incorpora un segundo motor eléctrico para evolucionar y mejorar el sistema híbrido", declaró Shon.

Camiones comerciales

Para el año modelo 2025, Isuzu Commercial Truck of America, Inc. presentó su primer vehículo totalmente eléctrico. Además del camión de servicio mediano totalmente eléctrico NRR-EV, Isuzu ofrece en EE. UU. camiones comerciales con motor de combustión interna que funcionan con gasolina (camiones semipesados de la Serie N) o diésel (camiones semipesados de la Serie N y camiones semipesados de la Serie F).

Modelos de vehículos comerciales Isuzu Serie F. (Foto: Isuzu)

Las opciones de potencia son importantes para los clientes. "Mucho depende del uso del camión, por lo que tenemos clientes que buscan solo electrificación y otros que solo motores de combustión interna convencionales. Y hay clientes que desean ambos —eléctricos puros y de combustión interna pura— en su flota", dijo Jeff Marsee, director ejecutivo del Centro Técnico de Isuzu de América en Plymouth, Michigan.

Los camiones Isuzu con motor de combustión interna (ICE) actuales en EE. UU. cumplen con los requisitos actuales de NOx de la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de 200 mg de NOx. "Nuestra empresa trabaja arduamente para cumplir, para 2027 y años posteriores, con las nuevas normas de bajo NOx de la EPA en los 50 estados", declaró Marsee. El trabajo de desarrollo en curso se centra en un futuro motor utilizado principalmente para camiones ligeros pesados de Clase 4 y 5. "Esperamos que nuestro motor de bajo NOx logre una reducción de NOx un 80 % mayor que la norma actual", añadió Marsee.

Además de cumplir con los requisitos gubernamentales de emisiones, la demanda de los clientes influyó en el desarrollo del motor. "Tenemos clientes que buscan ser más respetuosos con el medio ambiente, además de un mayor ahorro de combustible y un mejor coste total de propiedad", afirmó Marsee. Si bien el motor, en desarrollo actualmente, está enfocado en diésel, "el plan a largo plazo sería una aplicación multicombustible", añadió Marsee.

Los ingenieros de Cummins trabajan en dos motores diésel para camiones de servicio mediano. Estos motores utilizan la estrategia HELM (alta eficiencia y bajas emisiones) de Cummins.

El motor de gas natural X15N de 15 L fue el primer motor de producción de Cummins en emplear la plataforma HELM. (Foto: Becky Schultz)

“Los nuevos motores diésel de 7,2 L y 10 L tendrán un rendimiento similar o superior en términos de potencia y par motor que los motores actuales. Además, ofrecerán una reducción significativa de las emisiones de GEI (gases de efecto invernadero) y un mayor ahorro de combustible”, afirmó Jim Nebergall, director ejecutivo de Estrategia de Mercado de Cummins Inc. Ambos motores llegarán al mercado en 2027, coincidiendo con las nuevas normas de emisiones de la EPA para camiones de servicio mediano y pesado.

La estrategia HELM enfatiza la flexibilidad. «Nuestros motores podrían ser diésel, que es el combustible preferido en la mayoría de los casos a nivel mundial, o combustibles gaseosos, como el gas natural o el hidrógeno», afirmó Nebergall.

Un motor de gas natural de 15 L, el X15N, fue el primer motor de producción de Cummins en emplear la plataforma HELM. "Estamos muy entusiasmados con este motor porque es el primer motor de gas natural que funciona como un motor diésel. Puede soportar los pesos habituales en el transporte pesado de larga distancia", declaró Nebergall. El motor de gas natural X15N se lanzó en 2024, y un motor diésel de 15 L llegará en 2027.

Vehículos todoterreno

“El sector más difícil de electrificar, ya sea híbrido o totalmente eléctrico, es el todoterreno, y eso se debe simplemente a las demandas de energía de los equipos en un espacio todoterreno en relación con las demandas de energía de un vehículo de carretera o un camión de carretera”, dijo Nick Block, director de Marketing y Ventas Globales de John Deere Power Systems.

El 744 X-Tier de John Deere realiza tareas en una cantera y una planta de áridos. (Foto: John Deere)

Según Block, los vehículos todoterreno que necesitan más de 130 hp para un rendimiento óptimo son candidatos ideales para la hibridación. Tractores grandes, cosechadoras y pulverizadoras son ejemplos de vehículos que utilizan al menos 130 hp para fines agrícolas. En la construcción, entre los vehículos de 130 hp o más se incluyen las cargadoras de ruedas y las motoniveladoras.

“Basándonos en la tecnología actual de baterías, creemos que los vehículos todoterreno de menos de 130 hp pueden electrificarse completamente de manera efectiva”, afirmó Block.

La topadora híbrida-eléctrica 850 X-Tier de John Deere llegó a los concesionarios de América del Norte, Europa y Asia a principios de 2025. También en 2025, África se convirtió en el primer mercado con la cargadora de ruedas híbrida-eléctrica 744 X-Tier de John Deere.

“Según la región del mundo y las necesidades del cliente, ofrecemos máquinas con motor de combustión interna (MCI) que funcionan con diésel y máquinas con motor de combustión interna (MCI) con sistema híbrido”, afirmó Block. Se prevé que los tractores John Deere totalmente eléctricos de batería lleguen al mercado en 2026.

El tractor John Deere 8RX está equipado con la transmisión variable eléctrica eAutoPowr, que proporciona hasta 100 kW de potencia eléctrica externa mediante un kit eDrive. Está instalado en esta cosechadora de patatas Sputnik. (Foto: John Deere)

Según Block, la energía externa es otra opción viable para la energía híbrida. El proceso implica generar energía a bordo del vehículo para su uso externo. Por ejemplo, la energía producida por el motor de un tractor agrícola puede transferirse a un implemento agrícola, como una cosechadora acoplada. «La energía a bordo proporciona precisión y un mejor control del implemento o los sistemas auxiliares externos», afirmó Block.

Un nuevo sistema desarrollado por Caterpillar transfiere energía a grandes vehículos electrificados que operan en una mina. "Con la solución de Transferencia Dinámica de Energía (DET), se puede lograr la interoperabilidad de las máquinas, lo que permite operar un camión diésel-eléctrico, uno eléctrico de batería o incluso un híbrido-eléctrico con el sistema", afirmó Krishna Kumar, director técnico de la División de Soluciones de Electrificación y Energía de Caterpillar. Caterpillar está realizando pruebas del sistema en varias mina.

El innovador sistema DET integra elementos clave, como un módulo de potencia que convierte la energía de la fuente de alimentación de la mina, un sistema ferroviario electrificado para transmitir la energía y un sistema de maquinaria para transferirla al tren motriz de un camión minero. La infraestructura de DET se puede personalizar para adaptarse a la distribución de cada mina.

Además del sistema DET, la oferta de productos de Caterpillar incluye camiones diésel-eléctricos y eléctricos a batería, como el cargador subterráneo de cero emisiones R1700XE. Prácticamente cada aplicación fuera de carretera tiene exigencias únicas en cuanto a ciclo de trabajo y rendimiento.

El sistema de Transferencia Dinámica de Energía de Caterpillar se muestra en una planta de demostración de Caterpillar. (Foto: Caterpillar)

“La conclusión clave es que Caterpillar ofrece una gama de soluciones para nuestros clientes. No se trata de una solución energética universal”, afirmó Kumar, enfatizando que el motor de combustión interna (ICE) como fuente de energía a bordo, ya sea principal o secundaria, “sigue existiendo para algunas de nuestras soluciones, como los sistemas de propulsión diésel-eléctricos e híbridos-eléctricos”.

Dado que la gran mayoría de los vehículos todoterreno actuales funcionan con motores diésel, el combustible desempeña un papel fundamental en la reducción de emisiones no deseadas. En EE. UU., las normas Tier 4 de la EPA para motores todoterreno limitan la cantidad de emisiones nocivas de escape, en particular material particulado (PM), óxidos de nitrógeno (NOx) y azufre. Si bien el diésel ultrabajo en azufre es el único combustible requerido para su uso en motores diésel según las regulaciones Tier 4 para vehículos todoterreno, los combustibles alternativos derivados de recursos sostenibles o renovables son una opción.

“Nuestros motores diésel actuales también pueden utilizar biocombustibles/biodiésel, aceite vegetal hidrotratado (HVO) u otros combustibles alternativos”, afirmó Tanner Crook, subgerente del grupo de ingeniería de aplicaciones para soluciones energéticas de Yanmar America Corporation. Como fabricante de motores diésel para los sectores agrícola, de la construcción y marítimo durante más de 90 años, Yanmar también desarrolla ahora soluciones híbridas-eléctricas.

“Estamos empezando a ver un aumento del interés en las tecnologías híbridas y más ecológicas”, afirmó Crook, refiriéndose a los proyectos en curso para el sector de vehículos todo terreno en Norteamérica. Es posible que los futuros mandatos de la EPA limiten aún más las emisiones de NOx y PM. Si la CARB propone nuevas modificaciones a sus normas sobre emisiones de vehículos todo terreno, la implementación gradual de dichos mandatos podría comenzar ya en 2029.

Schaeffer habla sobre el futuro de los motores de combustión interna avanzados Las nuevas políticas en EE. UU. podrían preparar el escenario para un mayor enfoque en los motores de combustión interna (CI).

Perspectivas para los vehículos de combustión interna y los vehículos híbridos eléctricos

Yanmar está causando sensación con el anuncio, a principios de 2025, de un concepto de embarcación de recreo híbrida-eléctrica. Los ingenieros del proyecto tomaron un motor existente desarrollado por Yanmar y crearon un sistema híbrido añadiendo una batería de iones de litio, un motor eléctrico y un inversor. Una de las conclusiones es que el sistema de propulsión de la embarcación puede funcionar, si se desea, únicamente con propulsión eléctrica, lo que garantiza cero emisiones.

“El sistema híbrido YF12e de Yanmar marca un cambio transformador en la propulsión marina, combinando la movilidad eléctrica limpia con la fiabilidad del diésel tradicional para redefinir la comodidad y la sostenibilidad en el agua”, declaró Crook, quien no participó directamente en el proyecto híbrido. Añadió: “Como parte del compromiso general de Yanmar con la descarbonización en todos los ámbitos de productos, esta innovación sienta las bases para un futuro donde las tecnologías híbridas y eléctricas sean la norma tanto en el sector náutico recreativo como en el comercial”.

El motor de combustión interna de hidrógeno Cummins de 6,7 L será la fuente de energía para una flota de tractocamiones Tata Motors que circulan por rutas regionales. En la imagen se muestra el Tata Prima H.55S. (Foto: Reuters/Rahul Singh)

El hidrógeno acaparó gran atención gracias al Proyecto Brunel. Este proyecto plurianual, financiado con fondos del gobierno del Reino Unido, concluyó en marzo de 2025 con el desarrollo de un motor de combustión interna de hidrógeno de 6,7 L por Cummins y sus colaboradores tecnológicos. «Ese motor es la piedra angular de un proyecto que comenzará a finales de este verano en India», declaró Nebergall, de Cummins.

El motor de combustión interna de hidrógeno de 6,7 L será la fuente de energía para una flota de tractocamiones de Tata Motors que circulan por rutas regionales. «Este motor de 6,7 L cumple con las expectativas de rendimiento y velocidad necesarias para impulsar tractocamiones de servicio pesado en las autopistas interestatales de la India», declaró Nebergall.

El gobierno de la India apoya el proyecto con subvenciones. «El hidrógeno es un combustible sin emisiones de carbono, por lo que no emite carbono por el tubo de escape de los camiones», declaró Nebergall, y añadió que «la India está muy interesada en el hidrógeno como combustible para la independencia energética y la reducción de carbono».

La información obtenida del proyecto en India tendrá un efecto dominó en todo el mundo. «Estamos en las primeras etapas, pero esperamos ampliar nuestros conocimientos a diferentes mercados a medida que estos maduren con la infraestructura del hidrógeno», afirmó Nebergall.

Los expertos de la industria de vehículos de pasajeros consideran que la tecnología híbrida es una transición hacia la eléctrica total. "Desde mi punto de vista, esa transición es cada vez más extensa. Así que, aunque se considera una transición, seguirá vigente durante mucho tiempo", afirmó Boutell de Toyota.

Ya sea tecnología híbrida aplicada a automóviles muy pequeños o muy asequibles, o tecnología híbrida combinada con un motor turboalimentado, un motor de combustible flexible o un motor alimentado con hidrógeno, "algún tipo de tecnología híbrida va a existir durante décadas", predijo Boutell.