Utilización de las Inercias, uso de caja de cambios

Utilización de las inercias del vehículo o conducción a vela

La utilización de las inercias del vehículo o conducción a vela se realiza por desacoplamiento del motor y la transmisión de los ejes motrices del coche. Dicho de otra manera, se produce cuando dejamos que el vehículo ruede «por inercia», sin que el motor genere energía para mover las ruedas y sin que la transmisión lleve energía a los ejes motrices.

Esta forma de marcha ha sido usada de forma empírica por los conductores con experiencia. Sin embargo, ahora los fabricantes automovilísticos han incorporado avances tecnológicos que aprovechan los beneficios de este principio para ahorrar combustible.

Es bien conocido que no acelerar cuando el automóvil está en movimiento puede ser, en teoría, la única manera de no consumir nada de combustible. Ahora bien, la utilización de la inercia con apoyo tecnológico representa un ahorro significativo. Así, se reduce el gasto generado para vencer la fricción que actúa contra el empuje del vehículo.

Aprovechamiento del sistema de inyección

Los coches que tienen sistemas de inyección cortan el suministro de combustible cuando se deja de presionar el pedal del acelerador. Si el cuentarrevoluciones está por encima del punto de ralentí, entonces se activa esta función que logra cero consumo.

Así se deja engranada la marcha deseada al aprovechar la pendiente suave o al reducir con el freno antes del semáforo. Si por el contrario, desengranamos la transmisión y dejamos la palanca de cambios en punto muerto, el motor no llegará al cero consumo.

Pero antes de abordar está técnica de conducción, estudiaremos los tipos de caja de cambios que existen, para saber cómo realizar está técnica con cada una de ellas.

Tipos de Cajas de Cambios

Caja de cambios manual

Un camión con caja de cambios manual necesita que el conductor cambie la relación de marchas. Esto se lleva a cabo cuando éste pisa el embrague y mueve la palanca de cambios con el objetivo de adaptar la potencia del camión a la velocidad a la que está circulando.

Por lo tanto, necesitan pedal de embrague para desconectar el camión de la caja de cambio. De esta forma, se desconecta la fuerza motriz con la caja de cambios. Si esto no fuera así, cuando se cambian las marchas, se podrían romper los piñones o sincronizados.

En la actualidad, todavía es bastante común que los turismos y vehículos ligeros utilicen cajas de cambio manuales. Sin embargo, cuando hablamos de vehículos pesados lo más común son las automatizadas o automáticas. En los últimos años se han popularizado en gran medida las automáticas, debido a todas las ventajas que ofrecen… ¿Quieres saber más? Sigue leyendo.

Ventajas de la caja de cambios mecánica

Debido a que, todavía, hay mucha más cantidad de cajas de cambio manuales usadas, es más fácil encontrar repuesto, si no se quiere comprar una nueva. Por lo tanto, el comprador tendrá una amplia gama donde escoger y es probable que su compra sea más económica.

Desventajas de las caja de cambios mecánica

Las cajas de cambio mecánicas son propensas a dar más averías que las automatizadas y automáticas. Entre las averías más comunes encontramos las roturas de sincronizados.

Los sincronizados se ocupan de frenar los ejes para que estos no se desgasten y se partan. Esta avería supone un gran peligro, ya que provocar que “no entre la marcha” o “que se quede una marcha metida” y no se pueda quitar. Lo anterior, podría derivar en más averías mecánicas y por lo tanto, una pérdida de seguridad para la conducción y el camionero.

Caja de cambios automatizada (también conocida como pilotada o robotizada)

La caja de cambios automatizada tiene una estructura física similar a la manual. Sin embargo, esta es controlada por un ordenador que hace posibles los cambios de marcha sin necesidad de la intervención del conductor.

Las cajas de cambio automatizadas poseen una centralita electroneumática que se ocupa de llevar a cabo los cambios de marcha que el conductor le pida o le programe. Esta misma centralita es la que se encarga de embragar y, por lo tanto, no hace falta pisar el embrague. Como curiosidad, cabe destacar que no tienen pedal de embrague, sin embargo, sí llevan un embrague interno gestionado por la centralita electroneumática.

Ventajas de la caja de cambios automatizada

Los conductores ya no deben hacer los cambios y, por lo tanto, el camión cambia las marchas según lo necesita, lo que hace más sencilla la conducción y ayuda a la correcta administración del combustible.

Por ejemplo, cuando el camión sube una cuesta y tiene mucha carga, este reduce automáticamente una marcha o incluso dos velocidades de una vez. Al no tener que pisar el embrague, se reduce el tiempo de cambio y, por lo tanto, el camión no pierde el ritmo, sube con más potencia. Esto provoca que sufra menos el motor y que se producen muchas menos averías que con las cajas de cambio manuales.

La caja de cambios y su influencia en la tracción y el consumo de carburante

Ya se ha visto cómo el vehículo obtiene del motor la potencia necesaria para moverse, a través de un par y de una velocidad de giro a la salida del embrague. Pero esta potencia no es directamente utilizable en la rueda, dado que el par suministrado por los motores es demasiado bajo y la velocidad de giro demasiado alta.
Por ello, los vehículos están dotados de una serie de elementos, que constituyen el sistema de transmisión, para adaptar la potencia saliente del motor a unas condiciones que sirvan para utilizarla para propulsar el vehículo.

Los elementos que componen esta cadena de transmisión son el embrague, la caja de cambios, el árbol de transmisión y el puente o grupo.

En ellos se realizan funciones distintas, a saber:

1. Embrague: sirve para desacoplar el giro del motor y el giro de las ruedas, de tal manera que se separa físicamente el eje que proviene del motor con el eje que entra en la caja de cambios. Esto permite mantener girando el motor con el vehículo parado y, en el inicio del movimiento del vehículo, que el motor esté funcionando a una velocidad distinta a la entrada de la caja de cambios. Si esto no fuera así, no sería posible iniciar el movimiento el vehículo, ni hacer cambios de marcha sin que el vehículo diera tirones.
2. Caja de cambios: es el elemento fundamental del sistema de transmisión, ya que permite seleccionar la relación entre el régimen de giro del motor y el que llega a las ruedas. La potencia se trasmite, apenas con pérdidas, del eje de entrada de la caja de cambios al eje de salida. Mediante la caja de cambios, se selecciona cómo aplicar esa potencia hacia la rueda, es decir qué combinación de par (fuerza en el eje) y velocidad de giro se quiere trasmitir a la rueda. Para una potencia dada del motor, cada una de las marchas de la caja de cambios proporcionará diferente par y velocidad de giro en las ruedas.

Una marcha corta hace que el eje de salida de la caja gire más despacio, por lo que su par será mayor que el de una marcha larga, en la que el régimen del eje de salida será mayor, pero a costa de un par menor.

Relación optima en la utilización del cambio en función del consumo de potencia o uso del par motor.

• Normalmente la caja trasmite la potencia y aumenta el par en la misma proporción que reduce el régimen. Así, cuanta más fuerza de tracción se quiera en las ruedas, menos velocidad habrá de tenerse en las mismas, y viceversa.
• En la arrancada, o en una subida, se necesita mucha fuerza de tracción (par) en las ruedas, lo cual será a costa de una baja velocidad de giro de las mismas.
  • Esto es lo que ocurre cuando se selecciona una de las marchas cortas del vehículo: se tiene mucha fuerza en las ruedas, con lo que se puede arrancar, remontar pendientes pronunciadas o acelerar, pero a cambio, el vehículo circula a velocidad lenta.
  • Por el contrario, si no se necesita mucha fuerza en las ruedas del vehículo pero se trata de mantener una velocidad de crucero alta, se ha de seleccionar una marcha larga. De esta manera, se tiene alta velocidad de avance del vehículo, pero disponiendo de menor fuerza en las ruedas.

En definitiva, la caja de cambios es el mecanismo del que dispone el vehículo para seleccionar cómo se desea que llegue la potencia producida por el motor a las ruedas. Si se desea mucha fuerza se utilizan marchas cortas, y si se quiere velocidad, se utilizarán marchas largas.

Selección de la marcha en el cambio

Los cambios de marcha se llevarán a cabo en función de las condiciones de carga del vehículo, de la circulación, de la pendiente de la vía y del propio motor del vehículo.

En condiciones favorables, la consigna a seguir para los cambios de marcha, es la de realizarlos de tal forma que tras la realización del cambio, las revoluciones que indica el cuentarrevoluciones sean las correspondientes al inicio de la zona verde.

Para tal fin, se ejecutará el cambio en el entorno del final de la zona de par máximo, que se suele corresponder con el intervalo medio-alto de la zona verde del cuentarrevoluciones.
Así pues:

• En condiciones favorables, se puede cambiar a la siguiente media marcha (motores de grandes cilindradas, de 10-12 litros), aproximadamente entre las 1,200 1.400 r/min.
• Mientras que los cambios de marchas enteras se realizarán en torno a:
  14.000 1.600 r/min en motores de 10-12 litros.
• Entre las 1.600-1.800 r/min en los de menores cilindradas.

En situaciones más comprometidas (por ejemplo, en la incorporación a una autovía), el cambio de marchas se realizará a mayores revoluciones, en un rango cercano al intervalo de revoluciones de potencia máxima. Prima la seguridad no los consumos del vehículo.

Saltos de marchas en caja de cambios manuales

En situaciones favorables de circulación, pueden realizarse “saltos de marchas” en la progresión creciente de las mismas, sin tener que seguir el orden consecutivo de cambio. La ventaja de esta práctica es que se llegará con mayor prontitud a las marchas largas, que son en las que finalmente se va a circular, permitiendo menores consumos de carburante.

Con esta práctica, además se logra la reducción del número de cambios de marcha con la consiguiente mejora en el mantenimiento del vehículo.
En este caso, la realización de los cambios de marchas se llevará a cabo a más altas revoluciones que en los cambios sencillos, concretamente en el entorno del intervalo de revoluciones de potencia máxima, acelerando de forma ágil y progresiva hasta prácticamente el final del recorrido del pedal acelerador tras la realización del cambio.

El motivo de esta práctica es el de que, si normalmente un cambio de marchas en un proceso
de aceleración supone una caída de revoluciones, el salto de una marchas supone una caída sustancialmente mayor de las mismas, por lo que, si se quiere permanecer en régimen de par máximo, habrá que subir las revoluciones en mayor medida antes de la
realización del cambio.

• En un vehículo con caja de cambios de 8 relaciones de marchas, se podrá cambiar de 2ª a 4ª y luego de 4ª a 6ª y de 6ª a 7ª, para cambiar finalmente a 8ª.
• En un vehículo con caja de cambios de 12 relaciones de marchas, se podrá cambiar de 2ª corta a 4ª corta, luego a 5ª larga para pasar después a 6ª larga.

En todo caso, los saltos de marchas se realizarán de forma que no se caiga nunca por debajo de la zona verde del cuentarrevoluciones. 

Circulación en una determinada marcha

Como se ha mostrado en anteriores apartados, la circulación del vehículo en una determinada marcha se desarrollará en la parte baja o inicial de la zona verde del cuentarrevoluciones. Esta zona se corresponderá a su vez aproximadamente con el inicio del intervalo de revoluciones de par máximo.

En situación favorable de circulación, esta condición se alcanzará con carga o posición del pedal acelerador en torno a las 3/4 partes de su recorrido.

“La posición de plena carga por tanto, se empleará solamente en condiciones especiales de mayor exigencia al motor (saltos de marchas, incorporaciones a autovías, fuertes subidas, etc”.

Aprovechamiento  las inercias en frenadas y deceleraciones

Un vehículo en su circulación, lleva asociada una energía que depende del valor de su masa y de su velocidad.
El producto de ambas magnitudes es lo que se llama “cantidad de movimiento” o más comúnmente inercia. Por tanto, los camiones y autobuses cuando van cargados tienen mayor inercia para una misma velocidad que si van descargados.

• Tiene más inercia un vehículo grande (más pesado) que uno ligero
• Se pierde inercia cuando se frena. La energía se pierde en calentamiento de los frenos.
• Se gana inercia cuando se acelera, se consume carburante.

En las deceleraciones, se recomienda mantener el motor girando sin pisar el acelerador y con la relación de marchas en la que se circula engranada. De esta manera y por encima de un número mínimo de revoluciones cercano al de ralentí, el consumo de carburante del motor es nulo, es decir, no se consume carburante. Además, en estas circunstancias se produce un efecto de retención del propio motor de gran utilidad para la realización de las deceleraciones.

Gracias a las inyecciones electrónicas existen condiciones de utilización de los motores en las que el consumo de carburante es cero.

Cuando sucede que el consumo es cero: Cuando el motor se encuentra girando sin pisar el acelerador, con la relación de marchas en la que se circula engranada (retención), estando o no accionado el retardador, la Central Electrónica corta la inyección  al detecta que no hay demanda de combustible por parte del conductor, y no se inyecta combustible en los cilindros, es decir, no se consume carburante.
Cuando al reducirse la velocidad del vehículo el régimen del motor se acerca el de ralentí, esta condición desaparece, volviendo a inyectarse una pequeña cantidad de combustible para asegurar que el motor no se pare.

Es recomendable la utilización en las deceleraciones, o ante cualquier imprevisto que presente la vía, el rodaje por inercia del vehículo con la marcha engranada, así como del freno motor y los retardadores del vehículo durante el mayor tiempo que sea posible, antes de pasar a actuar sobre el freno de servicio. En este sentido, hay que hacer notar que, a mayor relación de marchas engranada, la distancia para poder rodar por inercia aumentará, al presentar el motor menor resistencia al avance del vehículo y, por tanto, aprovecharse mejor las inercias.

• Por tanto, si el régimen lo permite, se progresará a marchas más largas para dejar rodar el vehículo por su propia inercia.
• Se evitará la práctica de rodar en las deceleraciones a ralentí (punto muerto), lo que conlleva un consumo de carburante, además de una peligrosidad implícita.
• En los camiones, el freno motor complementará al rodaje por inercia cuando sea necesario, ya sea para bajar o para decelerar ante cualquier eventualidad, cuando se prevea un cruce, un stop, etc. Su funcionamiento es más efectivo a altas revoluciones.

Al realizar frenadas suaves, se evitará la práctica de pisar el pedal del embrague del vehículo, la cual conduce a un consumo innecesario de combustible, requerido para mantener el régimen de ralentí del motor.

Situaciones que son habituales, como la acción de frenar ante vehículo más lento que nos preceda, pueden ser evitadas con una adecuada atención y previsión de los sucesos que rodean al vehículo.

De esta manera, cuanto antes se detecte que va a ser necesario reducir la velocidad, más eficientemente se podrá solventar la situación.

Como pauta general, se levantará el pie del acelerador, dejando que el vehículo reduzca la velocidad por sí solo, y haciendo uso de los retardadores y del freno de servicio, sólo si es necesario. Es muy común que la situación se aclare antes de llegar a frenar y pueda recuperarse nuevamente la velocidad de circulación.