CONDUCCIÓN ECONÓMICA: EL CONSUMO DE COMBUSTIBLE
Según los principios de la seguridad vial, primaran la seguridad y la fluidez sobre la economía. Con respecto al vehículo, conviene saber:
Con respecto al vehículo hay que saber que:
o El rendimiento máximo del motor solo se puede obtener cuando gira a determinadas r.p.m.
o El calor suministrado a la maquina se invierte solo en parte a la realización del trabajo, mientras que el resto es absorbido por el sistema.
o Es imposible construir una maquina de funcionamiento cíclico que produzca un trabajo equivalente al calor suministrado, o que su rendimiento sea del 100 %.
o En la combustión, solo una pequeña parte de la energía que contiene el combustible es aprovechable para propulsar al vehículo.
o El rendimiento de un motor es la relación entre la energía aprovechada (potencia) y la introducida en forma de carburante (consumo) y varia según el funcionamiento del motor (régimen de giro y aceleración).
Ej.: en turismos de máxima potencia, el rendimiento es del 25 % (el motor solo aprovecha el 25 % de la energía del carburante, ya que el resto se pierde en forma de calor a través del escape y de la refrigeración).
El rendimiento de un motor viene determinado por la diferencia de temperatura entre el calor que se le suministra y el calor que devuelve al exterior. Si un motor devolviera una temperatura 0 (-273ºC), tendría el 100 % de rendimiento. Del 100 % del poder calorífico del combustible (gasolina), se producen las siguientes perdidas:
- el 25 % en calentar el agua de refrigeración y sus elementos
- el 35 % a través de los gases de escape (tubo de escape)
- el 5 % en rozamientos internos
- el 10 % en rozamientos de transmisión
(25+35+5+10 = 75; 75 – 100 = 25 %) por lo que solo el 25 % es aprovechado.
Cualquiera de los dos tipos de motores, ni es mejor ni peor que otro, solamente funcionan de forma distinta.
Motor de gasolina: ofrece una relación potencia-cilindrada muy buena, que para conseguirla en motores de gasóleo hace falta aumentar la cilindrada o la sobrealimentación.
Motor diesel: en el trafico urbano, con velocidades bajas y donde se exige poca potencia, el diesel consume hasta un 25 % menos al mantener el rendimiento, mientras que en estas circunstancias, el rendimiento de los de gasolina disminuye.
En carretera, aumenta el rendimiento del motor de gasolina, aproximándose al del diesel. La energía restante se utiliza en vencer las resistencias de rodadura, aerodinámica y perdida en la transmisión.
| PERDIDAS | GASOIL | GASOLINA |
| De escape, por radiación y en el refrigerante | 35 % | 45 % |
| Por alteración del pistón | 10 % | 10 % |
| Por combustible no quemado | 0 % | 5 % |
| Mecánicas | 20 % | 15 % |
| Calor aprovechado | 35 % | 25 % |
La energía disponible para desplazar el vehículo a 120 Km./h se hace de la siguiente manera:
o Venciendo la resistencia del aire....................72 %
o Venciendo la resistencia de rodadura.............20 %
o Venciendo la resistencia de transmisión...........8 %
A partir de 60 Km. /h, la resistencia aerodinámica es la mas importante a vencer, y por ello, cualquier modificación en la aerodinámica del vehículo afectara considerablemente al consumo. La relación estequiométrica es la cantidad de aire y combustible teóricamente perfecta, con la que se consigue que reaccionen químicamente todas las moléculas. En el caso de los vehículos con catalizador y en buen estado, la sonda lambda mide el nivel de oxigeno en escape igual a 1. Los turbocompresores aumentan la potencia y el rendimiento del motor aprovechando la energía de los gases de escape. Los nuevos sistemas de inyección electrónicos consiguen un rendimiento mayor, del 10%, por evitar perdidas del carburador e inyectar la cantidad exacta de combustible según el requerimiento. Al final se obtiene un aumento de potencia del 15 % y un ahorro similar. Cuando los gases entran en resonancia, el aumento de la potencia puede llegar a un 10 %, lo que ocurre a unas determinadas r.p.m. del motor, por lo que siempre que se vaya al régimen óptimo se obtendrá un mayor rendimiento. Un conductor puede ahorrar un 20 % si tiene el vehículo en perfectas condiciones mecánicas. Pero lo que mas ahorra es una correcta técnica de conducción.
LA RESISTENCIA DEL AIRE
La aerodinámica es el estudio del movimiento del vehículo en el aire. La resistencia aerodinámica es la fuerza con la que el aire se opone al desplazamiento del vehículo. Un vehículo, para poder desplazarse, tiene que vencer la resistencia del aire, la de rodadura y la de transmisión.
La resistencia es proporcional a:
o el frontal del vehículo
o el coeficiente aerodinámico o de penetración (Cx)
o el cuadrado de la velocidad
Para estudiar mejor la aerodinámica en un turismo, se introducen 3 coordenadas:
- El eje X (longitudinal): las fuerzas ejercidas en este eje (motrices) se denominan avance y las resistentes son la resistencia al avance.
- El eje Y (transversal): las fuerzas en este eje se llaman fuerzas de deriva (centrifuga) y las que se oponen son las resistencias a esa deriva.
- El eje Z (perpendicular): las fuerzas sobre este eje, si son hacia arriba son portantes (sustentación) y las dirigidas hacia abajo deportantes (adherencia), siendo las fuerzas que se oponen a estos movimientos la resistencia a la portancia y a la deportancia.
La resistencia al avance de un vehículo es proporcional a la forma frontal, a la superficie de proyección frontal, a la densidad del aire y al cuadrado de la velocidad (avance) relativa (con respecto al viento), siendo este ultimo el factor mas variable y determinante.
Se expresa en la siguiente formula:
Rx = ½ Cx · Sx · d · Vx2 Cx es un parámetro adimensional.
En las formas de un vehículo:
El espoiler o deflector bajo delantero:
- aumenta la superficie de proyección frontal
- aumenta el Cx
- proporciona fuerza deportante (hacia abajo) que aumenta la carga del eje delantero y la adherencia, pero solo al velocidades altas
- aumenta el consumo
Los alerones traseros: son una resistencia aerodinámica si son efectivos. La mayoría son estéticos y sirven para dar un aire deportivo. En caso de ser útiles, aumentan la carga en el eje trasero (deportantes, hacia abajo) con el consiguiente aumento de adherencia. Cuando se aumenta la fuerza deportante (hacia abajo) en uno de los ejes, se descarga el otro, por lo que si solo colocamos un alerón en la parte de atrás, se aumentara la carga sobre ese eje, descargando el delantero y con el consiguiente problema de adherencia.
En el Cx también influye la parte posterior del vehículo, pudiéndose distinguir 3 clases de carrocerías:
- Vehículos con 3 volúmenes: el maletero es horizontal y son los menos aerodinámicos al romper con dos planos verticales bruscamente la capa de aire, formando turbulencias y aumentando el consumo.
- Vehículos de 2 volúmenes que terminan inclinados: son más aerodinámicos pero no tan estables, al romperse las capas de aire muy cerca de aquel.
- Vehículos de 2 volúmenes que terminan verticales: son menos aerodinámicos que los inclinados pero más estables.
CONDUCCIÓN SUAVE Y LIGADA
Como norma general, el estárter deberá utilizarse el menor tiempo posible, y el motor debe calentarse en marcha, es decir, circulando a una velocidad moderada y a un régimen de revoluciones constantes, hasta conseguir su temperatura normal. El ahorro es mayor al pasar de conducir agresivamente a sosegadamente cuanto más grande es el vehículo. Precisamente por las constantes detenciones, en ciudad se consume más que en carretera.
EL CONSUMO EN LA CONDUCCIÓN URBANA E INTERURBANA
Tampoco debe mantenerse el pie apoyado en el pedal del acelerador o la primera relación de marcha seleccionada, sosteniendo el vehículo con los pedales del acelerador y embrague para reanudar rápidamente la marcha, porque esta errónea costumbre de algunos conductores, además de incrementar el consumo de carburante y la contaminación, deteriora las piezas del embrague.
LOS NEUMÁTICOS
Todo conjunto en movimiento (de rodadura), disipa o pierde durante el rodaje cierta cantidad de energía, concepto que se define técnicamente como la energía mecánica convertida en calor por unidad de distancia recorrida, y la magnitud de esta energía que se pierde o desaprovecha viene medida por el factor de resistencia a la rodadura del conjunto. EL neumático, que es un elemento elástico, consume más energía cuanto mayor sea su deformación al entrar en contacto con la carretera. Este fenómeno da lugar a un calentamiento y, por tanto a una disipación o consumo de energía. La presión de inflado de los neumáticos debe de hacerse antes de iniciarse un viaje largo y hacerlo en frío. Cuando la presión de inflado de los neumáticos es inferior a la indicada por el fabricante en el Manual de Instrucciones, se incrementa, como antes se ha indicado, el consumo de combustible, los neumáticos se gastan más y más deprisa, especialmente por los bordes, lo que aumenta el peligro de reventón, y el vehículo pierde estabilidad y, por consiguiente, seguridad.
MEDIO AMBIENTE Y CONTAMINACIÓN
El uso de la energía procedente de los combustibles fósiles emite bastantes gases que producen el efecto invernadero, en los que existen 2 grupos:
Los gases naturales: existían antes que el hombre en el planeta y son:
o El vapor de agua,
o El dióxido de carbono
o El metano
o Los óxidos de nitrógeno
o El nivel de ozono del suelo
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Los gases artificiales: han sido fabricados por el hombre y pertenecen a la familia de los CFC, los clorofluorcarbonados, así como halones utilizados en algunos extintores.
Los automóviles de gasolina emiten por el tubo de escape:
o Monóxido de carbono (venenoso)
o Alquitranes
o Hidrocarburos no quemados
o Cuando no tienen catalizador emiten metales pesados como el plomo
Los automóviles diesel emiten:
o Partículas carbonosas y alquitranadas (humo negro)
o Óxido de azufre
o Óxido de nitrógeno
Dando como resultado los siguientes niveles:
- Nitrógeno (N2) es inerte.....................................................71 %
- Dióxido de Carbono (CO2) es contaminante.....................18 %
- Agua (H2O)..........................................................................9 %
- Oxigeno y gases nobles (O2)................................................1%
- Otros contaminantes tóxicos................................................1%
El SMOG (contaminación atmosférica de las grandes urbes) se distinguir en dos tipos:
- Smog ácido o invernal (típico de Londres): suele producirse con los anticiclones al quedar el aire estancado y no renovarse y acumulándose los contaminantes. Si le sumamos una alta humedad y una baja temperatura, se produce una atmósfera que se comporta como reductor y los óxidos (azufre y nitrógeno) se convierten en ácidos (sulfuroso, sulfúrico y nítrico). Esta contaminación produce la oxidación de los metales y edificios expuestos a la intemperie y además graves consecuencias sanitarias porque los ácidos y óxidos pueden ser neutralizados por las zonas alcalinas de las mucosas bucofaríngeas, pero las partículas y aerosoles pueden penetrar hasta los bronquios y los pulmones, produciendo afecciones respiratorias.
- Smog oxidante o fotosmog (típico de México y Atenas): también se producen con los anticiclones (estabilidad atmosférica) pero con altas temperaturas y escasa humedad. El sol descompone los óxidos, dando lugar a oxigeno monoatómico (el mas oxidante) que forma ozono y radicales OH, que a su vez descomponen los hidrocarburos. Aparecen por ello diversos compuestos como los peroxiacilnitratros, aldehídos y el venenoso ozono, que irritan los tejidos, las mucosas y los ojos.
La contaminación de las grandes urbes y sus alrededores ha provocado la aparición de un microclima en ellas, que produce una disminución de la radiación recibida, de las heladas y de la velocidad del viento y un aumento de las nieblas, de la nubosidad y de la temperatura media.
INFLUENCIA DE LOS AUTOMOVILES EN EL DETERIORO DEL MEDIO AMBIENTE: PRINCIPALES ELEMENTOS CONTAMINANTES
PRINCIPALES ELEMENTOS CONTAMINANTES
En un vehículo automóvil pueden distinguirse 4 fuentes diferentes de emisiones:
Rozamiento y desgastes: Este tipo d emisión tiene escasa importancia relativa.
Combustible evaporado del depósito y del carburador: Es responsable, aproximadamente, del 20% de los hidrocarburos sin quemar que emiten los automóviles.
Gases procedentes del cárter del motor: En caso de no adoptar medidas correctivas, la emisión de hidrocarburos por este concepto puede llegar a representar el 25% del total.
Gases de escape: Los gases de procedentes de la combustión aportan prácticamente el 100% de productos contaminantes como monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno, y el 55% de hidrocarburos no quemados. De la combustión de un combustible formado únicamente por hidrocarburos y oxigeno se producen solamente dos productos CO2 y H2O. Como consecuencia de una combustión incompleta, H2 (no contaminante) y CO, así como hidrocarburos no quemados o parcialmente quemados. Como productos de combustión hay que considerar también los resultados de la oxidación del nitrógeno del aire atmosférico, NO y NO2, y los hollines característicos de los vehículos equipados con motor diesel. Se pueden considerar otros contaminantes como el metano, ozono y plomo. Se indican a continuación las características de los contaminantes:
§ Monóxido de carbono (CO): A altos niveles de monóxido de carbono producen disminución de los niveles de oxigeno en la sangre que, en casos extremos, puede ocasionar la muerte. A niveles bajos produce fatiga, estrés, dolores de cabeza y problemas cardiovasculares.
§ Óxidos de Nitrógeno (NOx): El óxido nítrico (NO) en la atmósfera es rápidamente oxidado a dióxido de nitrógeno (NO2), el cual es más toxico. Los óxidos de nitrógeno son agentes irritantes pulmonares. Participa en la producción fotoquímica del ozono.
§ Hidrocarburos
§ Anhídrido sulfuroso (SO2): Causa directamente problemas respiratorios, siendo los asmáticos particularmente sensibles.
§ Dióxido de carbono (CO2): Es el principal causante del efecto invernadero.
§ Metano (CH4): Surge con la oxidación catalítica. No se considera contaminante en EE.UU.
§ Ozono: Es tóxico para animales y plantas.
§ El nivel de ozono en el suelo: En el suelo es tóxico, y en el aire esencial para la vida.
LA CONTAMINACIÓN ACÚSTICA
El ruido es una forma de energía ondulatoria, una suma de vibraciones del aire que llega al organismo humano a través del oído, y cuando las frecuencias son muy bajas, también a través del resto del cuerpo. El ruido es un sonido. Los movimientos rápidos que se producen en las partículas del aire como consecuencia de la propagación del sonido, originan pequeñas variaciones de presión que se superponen a la presión atmosférica. Cuanto mayor es la amplitud de dichas variaciones de presión, mayor es la energía de la onda sonora y por tanto mayor es la intensidad o nivel del sonido.
El ruido se asocia un sonido desagradable y molesto, y en casos graves, a una agresión física. La música puede convertirse en un ruido o sonido insufrible cuando su intensidad es muy elevada.
El ruido se mide en decibelios (dB). La frecuencia se mide en hertzios (Hz) y es la cualidad que permite a los humanos distinguir entre sonidos graves (frecuencias bajas) y sonidos agudos (frecuencias altas).
El ruido o contaminación acústica es especialmente peligroso en las ciudades y en las proximidades de los grandes ejes de comunicación, como las carreteras radiales, que soportan grandes densidades de tráfico. Si el nº de vehículos se multiplica por 2, el nivel de ruido aumenta en 3 decibelios. Si la velocidad de los vehículos se multiplica por 2, el nivel de ruido aumenta en 12 decibelios.
Los efectos del ruido sobre la salud pueden ser:
o Psíquicos: desde simples molestias a gastritis, taquicardias, alteraciones cardiovasculares, arritmias, subidas de tensión, irritabilidad permanente, estrés, trastornos del sueño, de conducta, de orientación, de concentración y si la exposición es prolongada, depresiones y perdida del equilibrio.
o Físicos: afectando al sistema auditivo según sus distintos niveles:
§ Entre 60 y 85 dB: se produce un efecto acumulativo en el oído que provoca un envejecimiento precoz del sistema auditivo. Una exposición prolongada puede hacer que una persona de 50 años tenga una capacidad auditiva de una de 70.
§ Entre los 80 y 90 dB: se produce perdida de agudeza auditiva y problemas de equilibrio en más del 50% de la población. Si es igual o superior a 85 dB puede llegarse a la sordera.
§ 125 dB o más: es el umbral de dolor, es decir, el ruido se hace insoportablemente doloroso.
Las lesiones dependen de la intensidad, frecuencia del ruido y tiempo de exposición al mismo, aumentando proporcionalmente. El nivel máximo recomendado por la OMS es de 65 dB.
MEDIDAS A ADOPTAR PARA EVITAR LA CONTAMINACIÓN
EL CATALIZADOR
Exige dos condiciones: la utilización de la gasolina sin plomo y dosificación del carburante con control electrónico. La gasolina sin plomo evita que el plomo inutilice el catalizador. El control electrónico impide que gasolina sin quemar pase del catalizador y lo dañe irreversiblemente. Para que el catalizador trabaje con un rendimiento óptimo debe estar a una temperatura de al menos 400ºC. La sonda “Lambda” (captador situado en el tubo de escape) informa de los resultados de la oxidación efectuada a la central electrónica que controla la inyección, para que ésta varíe la cantidad a inyectar y conseguir que el motor trabaje siempre con la mezcla estequiométrica. La relación entre la cantidad de aire efectivamente disponible y la teóricamente exigida es conocida como la relación “Lambda”. El catalizador con sonda Lambda siempre intenta trabajar con una relación de Lambda 1, mezcla perfecta o estequiométrica. Los conductores que tengan vehículos provistos de catalizadores tendrán que:
o No utilizar gasolina con plomo
o No arrancar el motor empujando el vehículo, ya que la gasolina sin quemar dañaría el catalizador.
o Cuidar que no consuma demasiado aceite.
OTRAS MEDIDAS
o Prestar atención al tubo de escape
o Revisar el sistema de calefacción
o Prestar atención al carburador
o Otras precauciones a tomar para evitar la contaminación: Un automóvil con los neumáticos mal hinchados consume, al menos, un 5% más que con las ruedas a la presión recomendada por el fabricante. Si un vehículo circula a más de 100 Km. /h., incrementa el consumo de combustible en un 35%. La emisión de contaminantes a la atmósfera es directamente proporcional a dicho aumento. Las advertencias acústicas sólo se podrán hacer por lo conductores de vehículos no prioritarios:
§ Para evitar un posible accidente, y de modo especial en vías estrechas, con muchas curvas.
§ Para advertir, fuera de poblado, al conductor de otro vehículo el propósito de adelantarlo.
§ Para advertir su presencia a los demás usuarios de la vía.
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