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Columnistas

29/04/2016

¿Por qué gastamos combustible?

El ingeniero Alberto Garibaldi nos ofrece una mirada particular sobre las razones por las cuales consumimos combustible. Una clase magistral y esclarecedora en una época en la que llenar el tanque cuesta cada día más.

¿Nunca le ocurrió que andando en su auto por esos caminos de Dios, al pasar frente a una estación de servicio, usted decidió de esperar hasta la próxima estación para cargar combustible? ¿Y que dicha estación no aparece nunca, mientras la aguja indicadora del nivel del tanque insiste en avisarle que la reserva está tocando a su fin?

Si la cosa le ocurre en una zona poblada y a pleno día, la más grave consecuencia pueden ser esos señores que lo observan mientras usted lleva el bidoncito o la bolsita con nafta, y que parecen decir con la mirada: “ Allí va un …. que se quedó sin nafta”.

Y si le ocurre de madrugada en una de esas zonas “pesadas”, lo mejor que puede hacer es trabar las puertas y esperar el amanecer, porque quizás serán los médicos del hospital los que lo mirarán compasivos, boca abajo en la camilla, comentando entre ellos: “Pobre tipo, mirá lo que le hicieron cuando iba a buscar nafta”.

Como usuarios de vehículos, ¿hasta donde podemos controlar el consumo? ¿Puede la modalidad de manejo afectarlo considerablemente? Y si puede afectarlo, ¿cómo debemos conducir? ¿Cuánto podemos ahorrarnos? Ante una emergencia, ¿cómo debemos conducir?

Comencemos por analizar cuáles son los factores que generan el consumo de combustible.

El factor de mayor importancia y peso en el consumo de combustible es la ineficiencia térmica del tipo de motores que usamos, debida fundamentalmente a sus principios de funcionamiento. Allí debemos buscar el principal factor, y no en otra parte.

Lamentablemente, un motor de pistones y encendido por chispa, de relación de compresión 9,5:1, todo perfecto y sin ningún rozamiento interno, usando aire ideal, de ese que no se consigue en ninguna parte y solo existe en los libros, no podría superar un 59,5% de rendimiento.

Dicho en otros términos, por bien que haga las cosas, y aún recurriendo a los más hábiles contadores del mundo, no me salva nadie de tener que pagar un impuesto del 40,5% a la ineficiencia teórica. Allí nomás y de entrada estoy perdiendo casi medio litro por cada litro que use, y no existe forma práctica ni teórica de poder evitar este hecho.

Seguramente usted se preguntará si todos los ingenieros somos tontos pasivos que aceptamos alegremente este hecho. La respuesta es que no, yo por lo menos no lo acepto. Pero mientras no entendamos que existen muchas otras fuentes de energía y formas de motorización mas eficientes, que no siempre dependen de andar quemando cosas, nada cambiará.

Alguna vez expresé que sin ninguna duda las generaciones futuras nos juzgarán muy severamente por hacer lo que estuvimos y estamos haciendo con los recursos naturales y el medio ambiente.

El segundo enemigo, contra e cual si podemos combatir, es el rozamiento en sus diversas formas. Las piezas del motor, si bien lo hacen a través del lubricante, están friccionando entre sí, consumiendo energía, calentando el lubricante. Mayor rozamiento interno, más energía perdida.

Las ruedas trabajan contra el piso, se deforman y también se calientan; también se calientan la caja de velocidades, el diferencial y los rodamientos.

El vehículo debe avanzar ocupando un volumen en la masa de aire que lo rodea, y para hacerlo debe desplazar o “apartar” aire a su paso. Ello también implica un trabajo, el de desplazar el aire, y el de vencer la resistencia o viscosidad que este le presenta para deslizarse.

Ese trabajo no es para nada despreciable, y crece muy rápidamente en función de la velocidad. También es importante el peso del vehículo, fundamentalmente en las aceleraciones: más pesa el vehículo, más energía debemos entregarle para lograr una misma aceleración.

Y, finalmente, existe un factor que gravita enormemente en el consumo: el factor humano. Es de gran fundamental importancia los hábitos de manejo del conductor del vehículo. Cualquier excelente desarrollo puede ser frustrado por un “nervioso” al volante, o por aquellos pacíficos extremos que creen que la caja de cambios es para cambiar moneda extranjera, y no un componente básico del automóvil.

Vamos por partes. Si consideramos cuánto es el rendimiento real promedio de un motor naftero, en condiciones normales de funcionamiento, veremos que es realmente muy bajo, que alcanza apenas un 25%. Hágase a la idea entonces de que por cada litro de combustible que usted paga, las tres cuartas partes se usan para calentar el universo, y solo un cuarto para mover su auto. Averigüe y verá que no le miento.

El mejor rendimiento que cabe esperar de un motor de estos, y en un punto especifico, es del orden del 35%, pero para el uso normal difícilmente supere el citado 25%. Este factor hace que el combustible sea porcentualmente quién más pesa en el costo operativo de un vehículo en uso normal, que ronda el 54%.

Mediante un manejo prolijo y tomando algunas precauciones se puede mejorar el consumo. Tomemos por ejemplo la velocidad:, si se disminuye la velocidad de circulación de 130 a 110 km/h es posible mejorar el consumo en un 15%, o dicho en otros términos su gasto en combustible se reducirá en el 15%.

Entiendo que estas reducciones de velocidad tienen valor relativo, porque si usted intenta reducir su consumo en la recta Choele-Choele / Río Colorado en un 40% circulando a 60 km/h es muy probable que no llegue, porque se mató al quedarse dormido, o porque su acompañante lo liquidó de puro aburrido nomás.

Pero si le ocurre lo que hablábamos al principio de este artículo, sepa que reduciendo la velocidad a 60 o 70 km/h es probable que llegue a la próxima estación de servicio.

La pregunta que cabe formular es: ¿Por qué la velocidad afecta tan gravemente el consumo? La respuesta es relativamente simple y seguramente usted ya ha realizado experiencias físicas al respecto. Saque la mano por la ventanilla a 60 km/h y sentirá una brisa fuerte, repita el experimento (con mucho cuidado) a 120 km/h y sentirá una severa presión en su mano, no lo intente a 180 km/h porque, probablemente, tenga que ir a un cirujano traumatólogo a que le reconstruya el antebrazo.

También a 60 km/h ponga la mano primero con la palma hacia abajo y luego con la palma hacia adelante, y notará una importante diferencia en la fuerza que debe hacer para mantenerla.

De esta experiencia vemos que la velocidad tiene una tremenda importancia en la resistencia que ofrece el aire, y que la sección frontal que le presentamos también lo tiene.

La mano de canto ofrece mucho menos resistencia que con la palma hacia adelante. Un vehículo se comporta de manera similar, con la diferencia que presenta un área mucho mayor al aire mientras avanza y como consecuencia enfrentará fuerzas mayores también para avanzar.

Un vehículo normal requiere de 4 CV para vencer el aire a 60 km/h, mientras necesita 14 veces más (56 CV) para avanzar a 130 km/h, y no un poco más del doble, como algún atrevido se podría animar a predecir.

La expresión que permite calcular la potencia que necesita un vehículo para vencer al aire es la siguiente:

CV Requeridos = K x D x A x E x V3

donde:

“K” es una constante que depende del sistema de unidades que usemos;

“D” es coeficiente de resistencia al avance que depende de cuán aerodinámico es el vehículo en cuestión. Cuanto más se adapte la forma del vehículo a la circulación en la masa de aire, menor será este valor y el vehículo resultará mas económico.

“A” es el área frontal del vehículo, o la superficie que presenta en un plano o “foto” visto de frente. Una razonablemente buena aproximación a este es la de considerar el 80% del valor que surge de multiplicar el ancho por el alto del vehículo. A menor área frontal menor consumo.

“E” representa la densidad del aire a través del cual se desplaza su auto. Debemos recordar que la densidad del aire disminuye con la altura (aproximadamente el 1% cada 100 metros) y la temperatura (aproximadamente el 1% cada 5,5 ºC).

“V” representa la velocidad a través de la cual usted se está desplazando dentro de la masa de aire. Si lo efectúa en aire quieto será la velocidad relativa del vehículo con respecto al piso, pero si se encuentra con un viento de frente, la velocidad de este se sumará a la velocidad del vehículo. Por ejemplo, si usted enfrenta un viento de 40 km/h y su velocímetro indica 80 km/h, en realidad usted esta enfrentando la masa de aire a 120 km/h y la potencia que requerirá para avanzar dependerá de los 120 y no de los 80 km/h. Si, en cambio, el viento fuera de cola, usted enfrentará una masa de aire a 40 km/h, y agárrese, porque si acelera a fondo se va a asustar.

Note que la potencia depende de la velocidad a la tercera potencia, es decir de la velocidad, por la velocidad, por la velocidad. Ello explica en parte el brutal crecimiento que experimenta la potencia cuando se pretende avanzar rápido.

Hasta aquí hemos considerado algunos de los factores del vehículo que afectan el consumo. En otra oportunidad hablaremos de los factores humanos.

Calculo que a esta altura del partido usted debe tener deseos de leer algo más divertido que el crecimiento según una parábola cúbica de la potencia, así es que lo dejo en paz y le mando un abrazo.

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22 pensamientos en “¿Por qué gastamos combustible?”

  1. mi viejo hace 2o que no esta y se deleitaba viendote en la tele recapo garibaldi

  2. La verdad siempre me sorprendes sos muy grosso
    Siempre tus conceptos muy claros
    Raul

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