El rendimiento de un motor es la parte de la energía del combustible que se convierte en trabajo útil: η = WQc. Un motor de gasolina corriente aprovecha alrededor del 30 %; el resto se va en calor por el escape, el radiador y los rozamientos. Y ni el mejor que se ha anunciado en un coche de serie pasa del 48,41 %.
➜ La fórmula · A dónde va la energía · Probar el simulador · El límite de Carnot
⏱ 9 min · Por Jaime Aniorte, profesor de Tecnología
En este artículo 10 apartados
- Un motor que tira más de la mitad de la gasolina (y es un récord)
- Qué es el rendimiento de un motor
- La fórmula del rendimiento
- Pruébalo: el rendimiento en el simulador del motor
- Rendimiento ideal y rendimiento real: la diferencia que nadie te cuenta
- ¿A dónde se va la energía que se pierde?
- El techo que nadie puede romper: el límite de Carnot
- ¿Por qué un Diésel rinde más que uno de gasolina?
- Aprende el tema completo: Máquinas térmicas
- Preguntas frecuentes
Un motor que tira más de la mitad de la gasolina (y es un récord)
En abril de 2026, Geely anunció que el motor de gasolina de su nuevo sistema híbrido, el i-HEV, alcanza un rendimiento térmico máximo del 48,41 %, y lo presentó como récord mundial para un motor fabricado en serie. Dos meses antes, Horse Powertrain y Repsol habían presentado otro, desarrollado entre Valladolid y Madrid, con un 44,2 %.
Suena a titular de éxito, y lo es. Pero léelo al revés: el mejor motor de combustión del mundo sigue desperdiciando más de la mitad del combustible que quema. Y el de un coche normal, bastante más.
¿Por qué? ¿No se puede hacer un motor que lo aproveche todo? Aquí vas a ver qué es exactamente el rendimiento, cómo se calcula, a dónde va la energía que se pierde y por qué hay un límite que ningún ingeniero puede saltarse. Y lo vas a comprobar tú mismo en un simulador de motor, moviendo un deslizador.
Qué es el rendimiento de un motor
Un motor de combustión es una máquina térmica: recibe calor de algo muy caliente (la combustión dentro del cilindro, el foco caliente), convierte una parte en trabajo (mover el pistón y, con él, el coche) y el resto lo tira a algo más frío (el aire de fuera, el foco frío).
El rendimiento (η, la letra griega «eta») responde a una pregunta muy sencilla: de cada julio de calor que le doy, ¿cuántos se convierten en trabajo?
- Qc → el calor que el motor recibe del foco caliente (lo que «pagas» en combustible).
- W → el trabajo útil que saca.
- Qf → el calor que cede al foco frío (lo que se pierde).
Y como la energía ni se crea ni se destruye: Qc = W + Qf.
La fórmula del rendimiento
η = WQc = 1 − QfQc
Tres cosas que hay que saber de esta fórmula:
- Siempre sale menor que 1 (menor que el 100 %). Si te sale mayor, te has equivocado: el motor estaría creando energía.
- Se puede dar como número (0,30) o como porcentaje (30 %). Es lo mismo.
- Las dos formas son equivalentes: puedes calcularlo con lo que sale (W) o con lo que se pierde (Qf).
Con los valores por defecto del simulador (ciclo Otto, compresión 10:1, 500 cm³), el motor recibe en cada ciclo Qc = 903 J de calor y produce W = 544 J de trabajo.
η = WQc = 544 J903 J = 0,602 → 60,2 %
Calor perdido: Qf = Qc − W = 903 − 544 = 359 J por ciclo.
Comprobación con la otra forma: η = 1 − 359 J903 J = 1 − 0,398 = 0,602 ✔
¿60 %? ¿No habíamos dicho que un motor real anda por el 30 %? Buena pregunta. Esa diferencia es exactamente lo que vas a entender en este artículo.
Pruébalo: el rendimiento en el simulador del motor
El simulador te enseña el motor por dentro, el diagrama P-V del ciclo y, arriba, el rendimiento η en directo. Pulsa para abrirlo:
Haz estas tres pruebas:
- Mueve la «Compresión r» de 6 a 14. El rendimiento sube de 51,2 % a 65,2 %. Es la palanca más potente que tiene un motor para ser eficiente (qué es la compresión, en cómo funciona un motor de 4 tiempos).
- Ahora mueve la «Carga (calor Q)» de baja a alta, sin tocar r. Fíjate: el trabajo por ciclo cambia mucho (de 0,31 a 0,78 kJ)… pero el rendimiento no se mueve del 60,2 %. En el ciclo Otto ideal, el rendimiento depende solo de cuánto comprimes.
- Cambia a «Diésel» y repite la prueba 2 con r = 18. Aquí sí: con carga baja el rendimiento es 63,9 %, con carga media 61,1 % y con carga alta 58,6 %. En el Diésel, cuanto más gasóleo inyectas, peor aprovechas cada gota. (El dato que lo explica es la relación de combustión rc, que el simulador te muestra en el Diésel.)
Con el Diésel a r = 14, ¿rinde más o menos que el Otto a r = 14?
Respuesta: menos, un 56,3 % frente a un 65,2 % con carga media. Entonces, ¿por qué los Diésel gastan menos? Sigue leyendo.
Rendimiento ideal y rendimiento real: la diferencia que nadie te cuenta
El 60 % del simulador es el rendimiento ideal del ciclo Otto. Sale de una fórmula que solo depende de la compresión r (con γ = 1,4 para el aire):
ηOtto = 1 − 1rγ − 1
Para r = 10: η = 1 − 1100,4 = 1 − 0,398 = 0,602. Exactamente lo que marca el simulador.
Pero ese cálculo supone un motor perfecto: un gas ideal, compresiones sin pérdida de calor por las paredes, combustión instantánea, cero rozamiento y válvulas que se abren sin esfuerzo. Ningún motor real es así. Por eso siempre:
rendimiento real < rendimiento ideal del ciclo < rendimiento de Carnot
El motor de Geely comprime 15,5:1 y usa un ciclo Miller (una variante del Otto).
Rendimiento ideal Otto con r = 15,5: η = 1 − 115,50,4 ≈ 66,6 %
Rendimiento real que anuncia: 48,41 %.
El motor real consigue 48,4166,6 ≈ 0,73: el 73 % de lo que permitiría el ciclo ideal. Y es el mejor motor de serie que se ha anunciado.
Haz lo mismo con el de Horse y Repsol (r = 17, real 44,2 %): ideal ≈ 67,8 %, y real entre ideal ≈ 0,65.
En el simulador, la compresión del Otto llega hasta 14:1 (65,2 %), así que 15,5 y 17 se calculan con la fórmula.
Y un matiz importante: el 48,41 % es el rendimiento máximo, el que da el motor en su punto de funcionamiento ideal (un régimen y una carga concretos). En ciudad, arrancando y frenando, cualquier motor trabaja muchas veces lejos de ese punto y rinde bastante menos. Por eso estos récords vienen dentro de coches híbridos: el motor eléctrico se encarga de las situaciones malas y deja al de gasolina funcionar, siempre que puede, en su zona buena.
¿A dónde se va la energía que se pierde?
Si un motor de gasolina corriente aprovecha más o menos el 30 %, el otro 70 % tiene que estar en algún sitio (recuerda: la energía no desaparece). Aproximadamente, y variando mucho según el motor y cómo se conduzca:
- ≈ 30 % → trabajo útil, lo que mueve el coche.
- ≈ 1/3 → gases de escape: salen por el tubo a varios cientos de grados. Es calor que se tira a la calle.
- ≈ 30 % → sistema de refrigeración: el radiador y el agua del motor existen para sacar calor del bloque, que si no se fundiría. Ese calor también se pierde (en invierno, parte se aprovecha para la calefacción).
- El resto, unos pocos por ciento → rozamientos y accesorios: pistones contra el cilindro, la biela y el cigüeñal, las bombas, el alternador…
Fíjate en qué atacaron los ingenieros de Geely para llegar al 48,41 %: comprimir más (15,5:1), quemar mejor (inyección a 500 bar) y rozar menos (un 16,3 % menos de pérdidas por rozamiento). Cada parte del balance es un frente de batalla.
El techo que nadie puede romper: el límite de Carnot
Aunque eliminaras todos los rozamientos y aislaras el cilindro a la perfección, tampoco llegarías al 100 %. Lo demostró Sadi Carnot en 1824: una máquina térmica que trabaja entre un foco caliente y uno frío tiene un rendimiento máximo que solo depende de sus temperaturas (en kelvin):
ηCarnot = 1 − TfTc
Para que salga 1 (el 100 %), el foco frío tendría que estar a 0 K, el cero absoluto. Imposible. Siempre hay que tirar algo de calor al foco frío: es el segundo principio de la termodinámica, y no hay tecnología que lo salte.
En el simulador (Otto, r = 10) el gas llega a 2703 K y el aire de fuera está a 300 K.
Techo absoluto: ηCarnot = 1 − 300 K2703 K ≈ 88,9 %
Rendimiento ideal del ciclo Otto: 60,2 %, por debajo del techo, como tiene que ser.
Un motor real: alrededor del 30 % (y el mejor anunciado, 48,41 %).
| Rendimiento | Qué supone | Ejemplo |
|---|---|---|
| Real | El motor de verdad, con sus pérdidas de calor y rozamientos | ≈ 30 % (el mejor anunciado: 48,41 %) |
| Ideal del ciclo | Un motor perfecto: gas ideal, sin rozamientos ni fugas de calor | 60,2 % (Otto, 10:1) |
| Carnot | El máximo de cualquier máquina térmica entre esas dos temperaturas | 88,9 % (2703 K y 300 K) |
Y en litros de gasolina. Un litro de gasolina lleva unos 32 MJ de energía (valor aproximado). Con un 30 % de rendimiento, solo unos 9,6 MJ acaban moviendo el coche; con el 48,41 %, unos 15,5 MJ. Es decir: con la misma gasolina, el mejor motor hace un 60 % más de trabajo. Eso es lo que está en juego con cada punto de rendimiento.
¿Por qué un Diésel rinde más que uno de gasolina?
¿Recuerdas el reto del simulador? A la misma compresión, el ciclo Diésel ideal rinde menos que el Otto. Y sin embargo los motores Diésel son más eficientes. La clave es que pueden comprimir mucho más:
- En gasolina, si comprimes demasiado, la mezcla de aire y combustible explota sola antes de tiempo (el «picado»). Por eso se quedan en torno a 10:1; los más avanzados, como el de Geely, rozan el 15:1 con trucos como el ciclo Miller.
- En el Diésel se comprime solo aire, y el gasóleo se inyecta al final. No hay nada que pueda explotar antes de tiempo, así que se comprime a 18:1, 20:1 o más.
Compruébalo: Diésel a r = 18 → 61,1 %; a r = 22 → 64,5 % (carga media). Más que el Otto a 10:1 (60,2 %). Gana el que más comprime, no el que tiene mejor ciclo.
↗ Abrir el simulador en modo Diésel
El rendimiento de un motor es η = WQc: el trabajo útil entre el calor que recibe. Siempre menor que 1.
Un motor de gasolina corriente aprovecha ≈ 30 %; el mejor anunciado en un coche de serie, el 48,41 %.
Siempre se cumple: real < ideal del ciclo < Carnot < 100 %.
La palanca que más rendimiento da es comprimir más; por eso gana el Diésel.
Aprende el tema completo: Máquinas térmicas
En la unidad de Máquinas térmicas (2.º de Bachillerato) tienes el primer y el segundo principio, el límite de Carnot con ejemplos resueltos, los ciclos Otto y Diésel con su diagrama P-V explicado punto a punto, ejercicios autocorregibles y un proyecto. Con el mismo simulador.
Ir a la unidad: Máquinas térmicas →Preguntas frecuentes
¿Qué es el rendimiento de un motor?
Es la fracción de la energía del combustible que el motor convierte en trabajo útil. Se calcula dividiendo el trabajo (W) entre el calor recibido (Qc). Siempre es menor que 1, es decir, menor que el 100 %.
¿Cómo se calcula el rendimiento de un motor?
Se divide el trabajo útil entre el calor que recibe: η = WQc. Por ejemplo, si recibe 903 J y produce 544 J de trabajo, η = 0,602, un 60,2 %. También se puede calcular con lo que se pierde: η = 1 − QfQc.
¿Qué rendimiento tiene el motor de un coche?
Un motor de gasolina corriente aprovecha alrededor del 30 % de la energía del combustible, y un Diésel algo más. El mejor que se ha anunciado en un motor de serie es el del Geely i-HEV, con un 48,41 % (2026), y es un rendimiento máximo, en su mejor punto de funcionamiento.
¿Por qué ningún motor puede tener un rendimiento del 100 %?
Por el segundo principio de la termodinámica: una máquina térmica siempre tiene que ceder parte del calor a un foco frío. El máximo teórico es el rendimiento de Carnot, η = 1 − TfTc, que solo llegaría al 100 % con el foco frío en el cero absoluto.
¿Qué diferencia hay entre rendimiento ideal y rendimiento real?
El ideal es el que da la fórmula del ciclo suponiendo un motor perfecto, sin rozamientos ni pérdidas de calor. El real siempre es menor: un Otto de compresión 10:1 tiene un rendimiento ideal del 60 %, y en la práctica ronda el 30 %.
¿De qué depende el rendimiento de un motor de gasolina?
Sobre todo de la relación de compresión: cuanto más se comprime la mezcla, más rendimiento. En el ciclo Otto ideal depende solo de eso; en el real influyen también la calidad de la combustión, las pérdidas de calor y los rozamientos.
¿Cambia el rendimiento con la carga del motor?
En el ciclo Otto ideal, no: solo depende de la compresión (en el simulador, 60,2 % con carga baja, media o alta). En el Diésel, sí: a más carga, menos rendimiento (63,9 %, 61,1 % y 58,6 % a 18:1). Y en un motor real también, porque solo rinde al máximo en un régimen y una carga concretos.
¿Por qué los motores Diésel son más eficientes que los de gasolina?
Porque comprimen mucho más (18:1 o más, frente a unos 10:1), ya que comprimen solo aire y no hay riesgo de que la mezcla explote antes de tiempo. A igual compresión, el ciclo Diésel ideal rendiría menos que el Otto, pero la compresión extra le da ventaja.
Fuentes de las cifras: el rendimiento del 48,41 %, la compresión de 15,5:1, la inyección a 500 bar y el 16,3 % menos de rozamiento, de DieselNet (13-abr-2026) y la nota de prensa de Geely (14-abr-2026); el Horse H12 (44,2 %, 17:1), de la nota de prensa de Repsol (16-feb-2026). Las del simulador salen de su código.
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