Mínimo consumo de un vehículo automóvil
2011-06-26
Vamos a intentar hacernos una idea de cómo podemos jugar con el régimen de giro del motor y la velocidad para reducir el consumo de un vehículo con motor TDI. Las conclusiones a las que llegaremos pueden ser extendidas a otros tipos de motor, pero conviene concretar un poco. Para no complicar la exposición de forma innecesaria, sólo estudiaremos el caso en el que la potencia requerida no varía en todo el viaje (la rapidez, el viento, la pendiente de la carretera… son constantes).
En un viaje de longitud L
recorrido a potencia P constante
(siempre a la misma velocidad V,
con las mismas condiciones de viento, pendiente y estado de la
carretera…), el gasto de combustible C es
C = CE P L ⁄ V,
donde CE es el
consumo específico, es decir, el ritmo al que el vehículo consume
combustible dividido entre la potencia P.
Si queremos reducir el combustible consumido C en el viaje, podemos jugar con la rapidez V y con el régimen de giro del motor (es decir, con el acelerador y el cambio de marcha). Hay ciertas limitaciones: si vamos muy despacio, entonces viajar en automóvil puede no merecer la pena. A veces, la rapidez es dada (queremos ir al límite porque tenemos prisa), con lo que la potencia P es fija y sólo podemos ajustar el consumo específico CE al variar el régimen de giro del motor. Es frecuente ver esta curva:
Gráfica de actuaciones a plena carga típica de un motor TDI.
Las flechas indican el sentido de aumento de las variables.
El consumo específico es muy poco sensible al régimen de giro del motor, pero tiene un suave mínimo a un cierto régimen que coincide con el de máximo par motor. Por lo tanto, parece que, si no queremos variar la velocidad, tenemos la posibilidad de reducir un poco el consumo sin más que actuar de forma adecuada en el pedal del acelerador y en la palanca de cambio de marcha. Ahora bien, las cosas son un poquito más complicadas. En efecto, la gráfica anterior es la de máxima carga del motor, pero no siempre iremos a plena carga. El siguiente mapa contiene mucha más información:
Mapa de consumo típico de un motor TDI. Las flechas
indican el sentido de aumento de las variables. En colores
claros, las regiones de consumo específico bajo. En colores
oscuros, las regiones de consumo específico elevado. Las hipérbolas
son curvas de potencia requerida constante. Para una velocidad dada,
aumentar el régimen (ir a la derecha en el mapa) supone reducir la
marcha, mientras que reducir el régimen (ir a la izquierda en el
mapa) supone ir a una marcha más elevada.
¡Aquí hay mucha información! Podemos movernos por el mapa
al variar el par motor y al variar el régimen. El par T y el régimen Ω están relacionados con la
potencia P:
P = T Ω.
Si conocemos la potencia P
(es decir, si conocemos a qué velocidad nos desplazamos, cómo sopla
el viento, cuál es la pendiente del terreno…) y conocemos el
régimen de giro del motor (basta mirar el tacómetro), podemos saber
en qué punto del mapa estamos y, por lo tanto, el consumo específico.
Si pudiéramos variar de forma arbitraria el régimen de giro del motor
(si tuviéramos un cambio continuo), entonces tendríamos que buscar
la tangencia de la curva de potencia constante en la que estamos
con una curva de isoconsumo. En la práctica, este punto óptimo
suele estar situado en la zona de régimen bajo o marcha alta.
Con un cambio discreto (unas pocas marchas diferenciadas), el óptimo
de cambio continuo (infinitas marchas infinitamente próximas entre
ellas) no será alcanzable en general, pero siempre habrá un régimen
(una marcha) más económico que los demás para una potencia dada
y este régimen no estará muy lejos del de tangencia de la curva de
potencia constante y la curva de isoconsumo.
Parece que la situación es más complicada y no nos sirve de mucho el criterio de buscar el régimen de máximo par en la curva de actuaciones a máxima carga. La conclusión que podemos extraer de un mapa de actuaciones típico es que, para una rapidez dada (y, por lo tanto, una potencia dada), suele ser conveniente llevar una marcha larga que permita mantener bajo el régimen de giro del motor.
El mapa de consumo que hemos visto es de un vehículo con motor TDI. Otras tecnologías dan lugar a mapas algo diferentes, pero la conclusión de que suele ser conveniente ir en una marcha larga a bajo régimen es bastante general.
¿Qué pasa si sí podemos permitirnos conducir más despacio? Entonces, si vamos rápido por carretera, entonces suele ser posible conducir un poco más despacio y reducir el consumo de forma notable. Lo que hacemos entonces es movernos a una curva de potencia constante a la izquierda en el mapa. Es posible que con ello aumentemos nuestro consumo específico CE, pero reduciremos mucho más la relación P ⁄ V de la potencia requerida entre la rapidez. Esta relación crece muy deprisa con la rapidez V, a cuyas variaciones el consumo específico es casi insensible en el caso que estamos estudiando.
Variación del combustible consumido frente a la rapidez
de un turismo TDI típico. El efecto de la variación del consumo
específico es insignificante.
Todo esto está muy bien, pero no es habitual disponer de todos estos datos. ¿Qué podemos hacer para minimizar el gasto de combustible de nuestro vehículo? ¡Experimentar! De nada sirve buscar el régimen de máximo par en condiciones de máxima carga que hemos encontrado en una revista (hemos visto que este criterio sólo sirve en casos muy excepcionales) si lo único que logramos es consumir más.
Categorías: Física
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