Estos días está muy de moda hablar del ahorro en combustible que se obtiene circulando un poco más lento. Creo que no hace falta que recuerde qué es lo que lo ha avivado el debate; muy cómoda debe ser la pierda bajo la que se esconda quien aún no se haya enterado. Aquí mismo en Circula seguro mis compañeros Javier y Morrillu ya se han hecho eco del asunto.
En este artículo lo que propongo es olvidarnos por un momento del entorno político y socioeconómico del momento, y realizar un cálculo objetivo en base a las leyes de la Física para estimar la magnitud real del ahorro. Ya lo había esbozado alguna vez, pero la actualidad aconseja revisitar el cálculo y prestarle mayor atención. Obviamente, el cálculo que haremos aquí será extremadamente sencillo. Hay muchos fenómenos que no tendremos en cuenta, y que pueden tener su importancia.
Por lo tanto, más que fijarnos en el resultado final y calcular decimales a mansalva, debéis considerarlo una medida orientativa de por donde van los tiros. Un cálculo completo (a parte de imposible de generalizar, no hay dos motores iguales) sería mucho más difícil y complejo, pero no se apartaría demasiado de lo que haremos aquí. Así que, para hacernos una idea, debería ser suficiente.
En primer lugar, debemos recordad que, circulando a velocidad constante, el único cometido del motor es compensar las fuerzas de fricción. Si no lo hiciera, los diferentes tipos de rozamiento a que se encuentra sometido el vehículo haría que fuera perdiendo velocidad.
Las diferentes fuerzas de fricción que tiene que vencer el vehículo son tres:
- La continua deformación de las ruedas a medida que cambia el punto de contacto, recibe el nombre de fuerza de fricción por rodadura (no confundir con la fuerza de fricción dinámica, es diferente).
- Fricciones internas entre las piezas móviles del motor.
- Y, sobre todo, la fuerza de fricción del aire, debido a que el vehículo debe apartar de su camino una gran masa de gas para avanzar, como explicamos hace unos días al hablar del rebufo).
Nosotros nos centraremos, sobre todo, en el tercer punto, ya que probablemente es el más importante. Veamos los dos primeros de forma rápida.
La energía perdida al deformar la rueda será la misma para cada revolución. Por supuesto, el número de vueltas que efectúa una rueda es directamente proporcional a la distancia recorrida, así que el número total de revoluciones que efectúa cada neumático es el mismo independientemente de a qué velocidad hagamos el recorrido. Así que, en primera aproximación, las pérdidas por este concepto vendrán a ser las mismas; sobre todo si comparamos dos velocidades relativamente parecidas (como 110 y 120km/h).
La resistencia interna en el motor es un fenómeno muy difícil de cuantificar, sobre todo si intentamos hablar en general. Depende, principalmente, del régimen de revoluciones. Si gira muy lento, pierde la mayor parte de su energía intentando evitar que se detenga el movimiento. Es decir, evitando el calado. Podemos notar estas pérdidas por el ruido diferente que emite el motor si dejamos que el tacómetro descienda demasiado. Y, sobre todo, por las sacudidas que se producen.
Por otra parte, si las revoluciones suben demasiado se incrementan en gran medida las pérdidas en forma de calor, que pueden llegar a fundir (gripar) algunas piezas.
Entre ambos extremos, cada motor tiene un régimen óptimo de revoluciones. Por eso, tenemos el cambio de marchas, para intentar que el motor siempre gire cerca del punto de mayor rendimiento.
Hacer una estimación general de esta factor resulta prácticamente imposible. Incluso depende de la marcha que engranemos. Este fenómeno provocará menores pérdidas de energía en aquella velocidad que permita al motor estar más cerca de su punto óptimo.
Por lo general, se suele decir que la mayoría de relaciones de cambio se diseñan para obtener mejores resultados al rededor de 90-100km/h, así que podemos pensar que reducir la velocidad para acercarnos a esas cifras siempre mejorará el consumo.
Analicemos, por último, el cambio en el consumo debido a la resistencia del aire. Este es, probablemente, el principal fenómeno a tener en cuenta a altas velocidades. Y, por suerte, también es el que podemos calcular con mayor facilidad, haciendo uso de la Física de instituto de secundaria.
Como dijimos al principio, el cometido del motor al avanzar a velocidad constante es simplemente compensar la fuerza de fricción. Se considera que, normalmente, la fuerza de fricción debida a la resistencia del aire es proporcional a la velocidad.
Por otra parte, la potencia transmitida por una fuerza se obtiene multiplicando el valor de dicha fuerza por la velocidad. Como la fuerza ya era proporcional a la velocidad,
ello significa que la potencia es proporcional a la velocidad al cuadrado. Dicho de otra forma, para doblar la velocidad de un vehículo, el motor debe proporcionar cuatro veces más potencia.
Sin embargo, la energía total transmitida por la fuerza se obtiene multiplicando la potencia por el tiempo total. Pero cuanto más rápido vayamos, menor será el tiempo total: el tiempo de trayecto es inversamente proporcional a la velocidad.
Juntándolo todo, esta dependencia inversa cancela la dependencia cuadrática que habíamos mencionado antes. Por lo tanto, a velocidad constante y teniendo en cuenta únicamente las pérdidas por fricción con el aire, la energía total consumida en un trayecto es proporcional a la velocidad.
Es decir, si sólo existiera la fricción con el aire, cuanto más lento nos movamos, menos combustible gastaremos. Si nos tomamos esto al pié de la letra, lo mejor sería ir a 1km/h. Pero, como ya hemos dicho, hay otros factores que provocan que avanzar lentamente se pierda energía de otras formas.
No obstante, si nos centramos en la comparación entre 110 y 120km/h, como son velocidades relativamente próximas entre si, los otros factores mencionados son bastante similares. Por lo tanto, como aproximación, podemos considerar que el resultado que hemos obtenido para la fricción con el aire es representativo.
En conclusión, nuestra estimación es que el consumo es aproximadamente proporcional a la velocidad. Es decir, si reducimos 10km/h cuando íbamos a 120km/h, lograremos un ahorro aproximado del 8,3%.
Por supuesto, esto no significa que si redujéramos a 60km/h gastaríamos la mitad de gasolina. Sabemos que no es así. El cálculo que hemos hecho, como buena aproximación, sólo vale para velocidades muy parecidas entre si.
Por lo tanto, puede ser que el ahorro real sea un poco mayor o un poco menor al 8%. Pero sabemos que, más o menos, está por ahí. Eso es lo que nos ahorramos por ir un poquito más lento.
En Circula seguro | Límite a 110 km/h: argumentos a favor y en contra, La energía en la automoción
Fotos | Ricardo Ricote, adels, Bebop-designer, DarcoTT WLA
