Rendimiento y Consumo de los motores en la Conducción
La “conducción eficiente” es modo de conducir el vehículo que tiene como objetivo lograr un bajo consumo de carburante a la vez que reducir la contaminación ambiental. Respecto a los modos convencionales de conducción, esta forma de conducción se rige por una serie de reglas
sencillas y eficaces, que tratan de aprovechar las posibilidades que ofrecen las tecnologías de los motores de los coches actuales.
La actitud del conductor y su estilo de conducción son también decisivos a la hora de reducir el consumo.
Este curso de Conducción eficiente tiene como objetivo, por una parte, aportar de forma sencilla y clara los conceptos asociados con el consumo de carburante para motivar al conductor, y, por otra, definir las técnicas de “conducción eficiente” a aplicar por el conductor en su conducción diaria.
Las mejoras de “conducción eficiente”
1. Para el propio conductor:
- Mejora del confort de conducción y disminución de la tensión.
- Reducción del riesgo y gravedad de los accidentes.
2. Para el Parque Móvil:
- Ahorro económico de combustible.
- Menores costes de mantenimiento (frenos, embrague, caja de cambios, neumáticos y motor)
3. Globalmente:
- Reducción de contaminación urbana que mejora la calidad del aire respirado.
- Reducción de emisiones de CO2 y con ello mejora de los problemas del calentamiento de la atmósfera, ayudando a que se cumplan los acuerdos internacionales en esta materia.
- Ahorro de energía a escala nacional que incide en balanza de pagos y reducción de dependencia energética exterior.
Consumo energético y contaminación ambiental
La energía, en cualesquiera de sus formas, es necesaria para la supervivencia de la humanidad. Sin la misma no sería posible lograr los avances tecnológicos, sociales, y económicos, que deben propiciar la mejora de los niveles de vida de los habitantes del planeta. Sin embargo, la energía tal como hoy día lo conocemos, no es infinita. Además, en el sector del transporte se utilizan mayormente combustibles de origen fósil que producen importantes emisiones de CO2 a la atmósfera. El incremento de concentración de este gas es responsable del denominado “efecto invernadero”: hace que tienda a subir la temperatura media de la tierra, pudiendo provocar graves problemas a la humanidad, como la modificación de la meteorología o el incremento del nivel de los mares. En Europa existe un firme propósito de desarrollar otras fuentes de energía que emitan mínimas cantidades de CO2 a escala global.
Estas son las energías renovables en general (los bio-combustibles en particular), y otras energías alternativas al petróleo. Sin embargo, hoy día la capacidad de sustituir significadamente a los derivados del petróleo no es probable a corto o medio plazo. Surge entonces la necesidad de implantar nuevos programas de reducción del consumo de carburante en los coches.
Principales ventajas de la conducción económica
Mejora del confort
Además de todos los sistemas de mejora del confort que incorporan los vehículos modernos, se puede hacer que el viaje sea aún más cómodo mediante la conducción eficiente.
Se trata de evitar acelerones y frenazos bruscos, con lo que los ruidos correspondientes procedentes del motor se pueden eliminar, mantener una velocidad media constante, realizar el cambio de marchas conveniente que mantenga funcionando el motor de forma regular, etc.
Ante todo, la conducción eficiente es un estilo de conducción impregnado de tranquilidad y que evita el estado de estrés producido por el tráfico al que están sometidos los conductores, sobre todo en ciudad, también se implementan las Técnicas de Conducción Preventiva o Defensiva vistas en el modulo anterior.
Aumento de la seguridad
El enorme progreso de las tecnologías ha permitido que los automóviles que hoy se conducen incluyan una serie de elementos que velan por la seguridad de los ocupantes.
Pero aún así, las cifras de accidentes de tráfico no se reduce lo suficiente.
La conducción eficiente afecta a la seguridad al tener como principales enseñanzas:
- Mantener una distancia de seguridad superior a la habitual, para tener mayor tiempo de reacción en caso de incidencias en el tráfico.
- Mantener una velocidad media constante, para reducir la velocidad punta que puede llegar a alcanzarse en un determinado recorrido.
- Conducir con anticipación y previsión manteniendo siempre un adecuado campo visual.
Estudios realizados en países europeos donde la conducción eficiente lleva tiempo implantada demuestran reducciones en las cifras y gravedad de los accidentes de tráfico.
Menor consumo
El conductor, con su comportamiento, tiene una gran influencia sobre el consumo de carburante en el vehículo dependiendo como utiliza del acelerador y selecciona la marcha más adecuada para cada para cada situación.
Deberá tener especial cuidado en:
- El arranque del vehículo
- La utilización del acelerador
- El uso de las marchas de forma adecuada
- La anticipación frente a situaciones imprevistas del tráfico
Intentará también mantener una velocidad constante y adecuada a cada situación, para que su consumo se mantenga dentro de los niveles que marca la conducción eficiente (Zonas de pares máximos del Motor con R.P.M bajas), optimizando de esta forma el gasto de carburante.
Se ha evaluado que con la conducción eficiente se puede ahorrar de 10 a 25% de combustible.
Menor coste
El efecto de reducción de consumo está asociado a un menor coste de combustible y a su vez a un menor coste en mantenimiento del vehículo.
Las pautas impuestas por la conducción eficiente provocan que todos los elementos del vehículo estén sometidos a un esfuerzo inferior al que soportarían en el caso de la conducción tradicional. Por ejemplo, la relación de marchas adecuada evita someter a la caja de cambios a esfuerzos innecesarios, y la anticipación y el uso del freno motor minimizan el desgaste del sistema de frenado.
Disminución de emisiones
La reducción en el consumo de carburante lleva asociado directamente la reducción de emisiones contaminantes a la atmósfera.
La reducción en el consumo de carburante lleva asociado directamente la reducción de emisiones contaminantes a la atmósfera.
La contaminación atmosférica produce enfermedades. Agentes contaminantes como óxidos de carbono y de nitrógeno, hidrocarburos y partículas, se asocian a enfermedades como las dificultades respiratorias, los problemas oculares, las enfermedades cardiovasculares y las jaquecas. También corroen materiales y atacan a todo tipo de vegetación.
Resumen de Beneficios de la conducción Eficiente
El motor: variables relevantes en el consumo
El motor de combustión interna de un automóvil, sea de gasolina o de gasóleo (diesel), consume carburante enviado desde el depósito por una bomba. En los motores modernos, la regulación del caudal lo hace el control electrónico, tomando como dato la posición del pedal del acelerador y otros datos de funcionamiento como revoluciones, temperatura del agua, etc.
Cuándo, con una marcha engranada no se pisa el pedal del acelerador, y el vehículo circula a una velocidad superior a unos 20 km/h, el consumo de carburante es nulo!.
Es importante entender que el caudal de combustible, es decir, el volumen que se introduce en cada instante, depende de cuánta potencia se demande del motor.
Con el motor ya caliente, la potencia a su vez depende, en cada momento, de dos cosas:
- La posición del pedal del acelerador
- El régimen de revoluciones del motor.
Éstas son las condiciones impuestas por el conductor, que ajusta la posición del pedal del acelerador y selecciona la marcha de la caja de cambios según sus intenciones.
De su estilo de utilización del vehículo depende, pues, el “consumo real”, en litros de combustible por cada 100 km.
Así, para entregar una cierta potencia y rodar en una determinada velocidad, existen dos o tres posibles combinaciones de caja de cambios y posición de pedal.
Por ejemplo, la selección de una marcha más larga hace que para la misma velocidad, el motor funcione a menos revoluciones y consuma menos, como se ve en la figura siguiente.
A partir de las 1.000 o 1.500 rpm, para una potencia dada, el consumo en litros/100 km aumenta al aumentar las revoluciones.
Pero también es evidente que a menor potencia demandada normalmente menor consumo de carburante en litros/100 km. Se demanda menos potencia del coche cuando se utiliza menos aceleración (menos “reprise”), se está en pendiente descendiente, o en carretera cuando se circula a menor velocidad.
Cuando un motor está en ralentí (vehículo a muy baja velocidad o parado), consume poco carburante, sólo el necesario para generar la potencia imprescindible para hacer girar el motor a bajas revoluciones venciendo sus propios rozamientos internos.
Sin embargo, como el coche no se mueve pero sí consume combustible, el consumo medio en litros/100 km aumenta.
Por ello, estos periodos de ralentí con coche parado son una importante causa de que este consumo medio en un uso urbano se eleve tanto respecto a un uso en carretera.
- En este caso no puede utilizarse el concepto de litros/100km pues no se recorre ningún kilómetro.
- El consumo a ralentí se expresa en litros/hora, con un caudal normal entre 0,4 y 0,7 litros/hora según la cilindrada y el tipo de motor, que se encuentra en un régimen de revoluciones cercano a las 900 rpm.
El carburante
El carburante se introduce al motor, y en su interior realiza una reacción química de combustión. En los motores modernos, esta combustión es prácticamente completa, y se genera CO2 y vapor de agua que salen por el tubo de escape. Pequeñas cantidades de otros productos forman las emisiones contaminantes.
El catalizador del tubo de escape tiene como objeto hacer que esas cantidades sean aún menores antes de llegar los gases a la atmósfera. Sin embargo, son cantidades suficientes para causar importantes problemas de contaminación.
Cada volumen de carburante consumido genera una cierta cantidad de energía en el motor (es el llamado poder calorífico del carburante), pero las leyes de la física hacen que solo un escaso porcentaje de esta energía llegue en forma de trabajo o potencia al eje de las ruedas para propulsar al vehículo.
Es importante mencionar que el gasóleo tiene aproximadamente un 13 % más de poder calorífico que la gasolina, siendo esta una de las causas del menor consumo de los motores diésel (para la misma energía producida necesitan menos carburante).
La transmisión
La transmisión de la energía producida en el motor hasta la rueda, que es la que propulsa el vehículo, se hace a través de la caja de cambios y el diferencial.
La caja de cambios trasmite la potencia del motor hacia el diferencial y de este a la rueda. Estos dos elementos se componen de engranajes bañados en aceite y por tanto consumen por rozamiento una pequeña parte de la energía que transmiten.
El embrague tiene por objeto desconectar el motor de la caja de cambios, y por consiguiente, de la rueda. En la posición de “punto muerto” la caja de cambios no transmite la potencia del motor a la rueda.
La caja de cambios permite al conductor decidir algo muy importante: qué revoluciones tiene el motor para la velocidad que el vehículo lleva en ese instante.
La caja de cambios trabaja de forma que transmite la potencia desde el motor hacia el diferencial y las ruedas, pero cambia el número de revoluciones entre la entrada (motor) y la salida (eje de la rueda). Es decir, para que un coche avance a 50 km/h en primera, las revoluciones del motor serán altas, pero para hacerlo en tercera, las revoluciones del motor serán bajas. La caja de cambios, por tanto, permite que un motor pueda transmitir la máxima potencia a las ruedas a diferentes velocidades y con ello obtener fuertes aceleraciones utilizando marchas cortas. Permite también que el vehículo pueda circular a bajas revoluciones de motor, con el consiguiente menor consumo, cuando no se demande alta potencia.
Eficiencia energética en el motor
El carburante (gasolina o gasóleo) libera energía térmica a través de la combustión dentro de los cilindros del motor. Esta energía se transforma en trabajo mecánico proporcionando el movimiento a las ruedas del vehículo. En el mejor de los casos, de la energía que libera el carburante sólo se podría aprovechar el 38%, pero este porcentaje es bastante menor sobre todo cuando se circula por ciudades con frecuentes arranques y paradas. Saber sacar el mejor partido al carburante consumido es uno de los objetivos de la “conducción eficiente”.
La figura siguiente ilustra el camino seguido por la energía a través de un típico automóvil con motor a gasolina que transita en ciudad.
De la energía contenida en un litro de gasolina, el 62% se pierde por fricción y calor en el motor. En conducción urbana se pierde un 17% por marcha en vacío o ralentí a causa del tiempo que se pierde en las paradas. Por tanto, en este ejemplo sólo alrededor de un 21% de la energía en la gasolina llega al embrague.
Las pérdidas en la transmisión son de otro 6%, dejando sólo un 15% para mover el vehículo.
Las resistencias al avance del coche
La potencia suministrada a la rueda del coche es, en cada instante, la necesaria para vencer sus resistencias al avance. La potencia resulta de multiplicar la fuerza total de resistencia por la velocidad del coche.
La fuerza total de resistencia al avance del coche es la suma de cuatro resistencias:
- Resistencia de rodadura: es debida a la ligera deformación del neumático. Depende del peso del coche, del tipo de neumático, del tipo de pavimento y, sobre todo, de su presión de inflado.
- Resistencia por pendiente: depende del peso del coche y de la pendiente. Es positiva si la pendiente es ascendiente, pero si la pendiente es descendente esta fuerza se hace negativa y es realmente impulsora en lugar de resistente.
- Resistencia por aceleración: según la ley de Newton, es el producto de la masa del coche por la aceleración (incremento de velocidad por unidad de tiempo). Cuando un coche está decelerando esta fuerza se hace negativa y se convierte en impulsora en lugar de resistente.
- Resistencia aerodinámica: depende de las dimensiones del coche, de su forma (coeficiente Cx de resistencia aerodinámica), de la temperatura y presión del aire y de la velocidad del coche respecto al aire que le rodea, elevada al cuadrado.
Como se puede ver, las tres primeras resistencias dependen del peso del vehículo, mientras que la resistencia aerodinámica depende de la velocidad al cuadrado. Así:
A bajas velocidades, la principal causa de fuerza resistente y en definitiva de consumo es el peso del vehículo.
A altas velocidades, la fuerza más importante en valor es la resistencia aerodinámica.
Características generales del vehículo
En la actualidad, los automóviles consumen cerca de un 25% menos que hace 20 años, llegando algunos modelos a necesitar menos de cinco litros cada 100 kilómetros.
La tecnología del automóvil está evolucionando hacia un menor consumo de combustible y mayores rendimientos. Sin embargo, la utilización “errónea” de un coche puede anular totalmente la eficiencia lograda con las mejoras tecnológicas.
En los automóviles existen además diversos sistemas que pueden hacer consumir más o menos energía, por ejemplo:
- Los cambios automáticos convencionales ahorran esfuerzos al conductor pero a la vez consumen más que los cambios manuales.
- Sin embargo, los cambios automáticos de nueva generación inteligentes y los de tipo CVT (relación variable) pueden llegar a consumir menos carburante.
- La utilización de turbocompresores aumenta la potencia y el rendimiento de los motores, aprovechando la energía de los gases de escape.
- La utilización óptima en los coches modernos del control electrónico del motor (gestión de la inyección y el encendido de acuerdo con los requerimientos de la marcha:
- posición del acelerador
- Régimen de giro
- Temperatura del motor
- Condiciones ambientales, etc., así como los parámetros de funcionamiento en algunos casos)
Permiten no solo reducir el consumo de carburante, sino también reducir las emisiones contaminantes a los valores marcados por la legislación.
Una vez que se ha elegido el modelo de vehículo, el compromiso con el consumo y el medio ambiente comienza con la mentalización de que al conducir se puede favorecer:
- Una reducción del gasto de carburante.
- Una reducción de la contaminación ambiental.
- Una considerable mejora del confort y de la seguridad.
- Aire acondicionado
El aire acondicionado o el climatizador
Es uno de los equipos accesorios con mayor incidencia en el consumo global de carburante. Para mantener una sensación de bienestar en el coche, se recomienda una temperatura interior del habitáculo de 23- 24ºC. A no ser que las condiciones del servicio requieran temperaturas más bajas, se aconseja utilizar el aire acondicionado solamente cuando se supere esta temperatura media. En general, temperaturas inferiores no suelen aportar mayor confort a los pasajeros.
Ventanillas
Al conducir con las ventanillas bajadas se está modificando el coeficiente aerodinámico del vehículo, provocando una mayor oposición al movimiento del vehículo y por lo tanto mayor esfuerzo del motor.
Para ventilar el habitáculo lo más recomendable es utilizar de manera adecuada los dispositivos de aireación y circulación forzada del vehículo.
Mantenimiento preventivo
El mantenimiento del vehículo puede tener una influencia importante sobre el consumo de carburante. Los automóviles actuales cada vez necesitan menos mantenimiento, tanto por parte del conductor como por parte de personal experto, si bien las necesarias son esenciales para que el consumo y las emisiones sean las especificadas por el fabricante.
Los principales factores que influyen sobre el consumo de carburante y las emisiones contaminantes son:
Diagnosis del motor: La diagnosis computerizada de la centralita de control electrónico debe realizarse cada cierto tiempo para detectar averías ocultas que producen aumentos de carburante y emisiones contaminantes.
Control de niveles y filtros: los niveles y filtros son muy importantes para mantener un motor en condiciones óptimas, y como consecuencia para el ahorro de carburante y la reducción de emisiones.
Presión de los neumáticos: La principal tarea de los neumáticos de un automóvil es la de otorgarle la tracción y adherencia fundamentales para el avance, el frenado y la estabilidad en las curvas. La falta de presión en los neumáticos provoca que el vehículo ofrezca mayor resistencia a la rodadura y que el motor tenga que desarrollar mayor potencia para poner y mantener en movimiento al vehículo. La falta de presión en los neumáticos aumenta el consumo de combustible y es además una causa importante de accidentes en las carreteras.
Mantener el filtro de aire en buen estado te permitirá mantener un buen rendimiento de combustible.
Carga del vehículo
La resistencia a la rodadura viene determinada por el peso del vehículo y la presión de los neumáticos. El peso del propio vehículo y sus ocupantes influye sobre el consumo de manera apreciable, sobre todo en los arranques y periodos de aceleración. Además de someter a un esfuerzo importante al motor, a las suspensiones y a los frenos, afecta a la seguridad y aumenta los gastos por mantenimiento y reparación.
Una mala distribución de la carga puede ofrecer mayor resistencia al aire y mayor inestabilidad provocada por la disminución de adherencia del eje delantero.
Carga distribuida en ejes delantero y trasero, reduciendo la resistencia aerodinámica.
Accesorios exteriores
Transportar equipaje en la baca aumenta la resistencia al aire del vehículo, y por consiguiente incrementa el consumo de carburante.
Sólo cuando no existe otra solución se puede recurrir a transportar objetos en el exterior del vehículo, colocándolos de manera que afecten en la menor medida al perfil del vehículo.
Realización del arranque del motor
Para realizar el arranque de una forma correcta desde los puntos de vista tanto mecánico como de consumo, es conveniente arrancar el motor sin acelerar. Se gira la llave de contacto e inmediatamente la regulación del motor ajusta las condiciones necesarias para un arranque efectivo. En un automóvil moderno se realizan de forma automática todos los preparativos necesarios para el arranque del coche. Por tanto, la costumbre de acelerar cuando se arranca el motor sólo sirve para desajustar la regulación electrónica y restar rendimiento a la operación del arranque.
Una vez arrancado el motor se procederá a iniciar la marcha de la siguiente forma:
- En los coches propulsados por gasolina se ha de iniciar la marcha inmediatamente después de arrancar el motor. El esperar parado con el motor en marcha no aporta ninguna ventaja, ya que ralentiza el calentamiento del motor.
- En los coches diesel conviene esperar unos segundos una vez que se ha arrancado el motor antes de comenzar la marcha. Con ello se logra que llegue el aceite en condiciones adecuadas a la zona de lubricación.
- Si el coche está fabricado antes de 1993, entonces es muy probable que disponga de estárter manual. La forma correcta de utilizarlo consiste en que a la hora de quitarlo, hacerlo poco a poco manteniendo el ralentí en torno a 900 rpm. La errónea costumbre de suprimirlo totalmente instantes después de arrancar fuerza el motor a un ralentí bajo e inestable con frecuentes calados.
