Manual de Conducción Eficiente para Vehículos Industriales PDF

EFICIENCIA Y AHORRO ENERGÉTICO Eficiencia en el Transporte Manual de Conducción Eficiente para conductores de vehículos industriales Manual de Conducción Eficiente Madera, 8 - 28004 Madrid Tel.: 91 456 49 00 - Fax: 91 523 04 14 e-mail: [email protected] www.idae.es para conductores de vehículos industriales EFICIENCIA Y AHORRO ENERGÉTICO Eficiencia en el Transporte Manual de Conducción Eficiente para conductores de vehículos industriales TÍTULO “Manual de conducción eficiente para conductores de vehículos industriales” SOPORTE TÉCNICO Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid, Departamento de Ingeniería Energética y Fluidomecánica. AGRADECIMIENTOS · Centro de Formación “Laseu 3” por su aporte técnico de formación en la conducción. · Man, Scania, Mercedes Benz e Iveco, por sus aportaciones al manual y por la cesión de fotografías. · Empresa Municipal de Transportes de Madrid (EMT), por su participación en pilotos de formación en la conducción eficiente en autobuses urbanos. · BP, por su participación en pilotos de formación en la conducción eficiente en vehículos de transporte de mercancías....................................................................... Esta publicación ha sido producida por el IDAE y está incluida en su fondo editorial. Constituye además, una actividad complementaria de formación de agencias de energía auspiciada por el proyecto TREATISE, del Programa de Energía Inteligente para Europa (EIE) de la Comisión Europea. Cualquier reproducción, parcial o total, de la presente publicación debe contar con la aprobación por escrito del IDAE. Depósito Legal: M-8928-2006...................................................................... IDAE Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía C/ Madera, 8 E-28004-Madrid [email protected] www.idae.es Madrid, noviembre de 2005 P R E S E N T A C I Ó N E l sector del transporte profesional por carretera, de pasajeros y de mercancías, es esencial para garantizar un adecuado desarrollo social y económico en nuestro país, así como para el logro de una mayor cohesión del territorio. Sin embargo, el consumo energético del sector tiene una notable incidencia, tanto en el consumo global nacional, al representar en torno al 15% del consumo de energía final, como en la estructura de costes de las empresas. Por ello, resulta prioritario aumentar la eficiencia energética en el sector y reducir su consumo energético, con el fin de mejorar su competitividad y sostenibilidad. Un estilo de conducción eficiente representa un medio de bajo coste y gran eficacia para la mejora de la eficiencia en las empresas del sector del transporte por carretera, que además conlleva la reducción de consumo de combustible con los consiguientes ahorros económicos. La “conducción eficiente” es un estilo de conducción dinámico, que implica saber adaptarse a las mejoras tecnológicas que incorporan los modernos vehículos industriales para su mejor aprovechamiento. El sector cuenta con magníficos profesionales que serán capaces de perfeccionar con estas técnicas su estilo personal de conducción, logrando con ello un ahorro sustancial en el consumo de carburante, una reducción de emisiones al medio ambiente y una mejora de la seguridad en la conducción. La importancia de la conducción eficiente ha impulsado a la Comisión Europea a incluir en su Directiva 2003/59/CE del 15 de julio de 2003, de formación de conductores, entre otros temas, el de la optimización del consumo de carburante, en los programas de enseñanza tanto en la formación inicial como en la continua de los conductores profesionales. Por otra parte, el Plan de Acción de la Estrategia de Eficiencia Energética en España 2005-2007, aprobado recientemente por el Gobierno, contiene entre sus medidas la mejora del estilo de conducción de vehículos industriales, con el fin de lograr una mayor eficiencia energética y de reducir las emisiones de CO2 , de cara al cumplimiento de los compromisos adquiridos por nuestro país. En este marco, el IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía), ha decidido realizar la edición del presente manual, dirigido a conductores y formadores en la conducción de vehículos industriales. En el proceso de elaboración hemos contado con la colaboración de CEFTRAL (Confederación Española de Formación del Transporte y la Logística) y el apoyo de la DGT (Dirección General de Tráfico) y del Ministerio de Fomento (Dirección General de Transportes por Carretera). Además, han participado también en la redacción, empresas del sector de la automoción, transportistas y entidades de la enseñanza de la conducción. A todas ellas muestro un sincero agradecimiento. Enrique Jiménez Larrea Director General del IDAE ÍNDICE DE CONTENIDOS 1 2 3 INTRODUCCIÓN _________________________________________________ 7 CONSUMO DE ENERGÍA Y EMISIONES AL MEDIO AMBIENTE EN EL TRANSPORTE POR CARRETERA ____________________ 2.1 Los vehículos industriales 2.2 El consumo de energía en el transporte 2.3 Impacto del transporte en el medio ambiente 2.4 Medición del consumo de carburante en los vehículos industriales 2.5 Ventajas de la conducción eficiente TECNOLOGÍA DE MOTORES Y VEHÍCULOS___________________________ 21 3.1 Conceptos de Potencia y Par Motor 23 3.2 El motor como consumidor de energía 24 3.3 Curvas características del motor y curvas de equiconsumo 26 3.3.1 Curvas de Par y de Potencia 3.3.2 Curvas de equiconsumo 3.3.3 Fuerzas de resistencia al avance de un vehículo 3.4 El consumo de energía en un vehículo 3.5 Parámetros externos al vehículo: influencia en el consumo 3.6 La caja de cambio y su influencia en la tracción y el consumo de carburante 3.7 La inercia de un vehículo en movimiento 4 5 11 13 14 15 18 19 26 27 28 30 31 32 34 LA ACTITUD DEL CONDUCTOR ____________________________________ 35 4.1 Mentalidad y responsabilidad 37 4.2 Antes de arrancar 37 4.3 Previsión y anticipación 38 CONTROL Y CONDUCCIÓN DEL VEHÍCULO___________________________ 39 5.1 Control de los neumáticos 41 5.2 Control del motor 41 5.3 Sistemas de ayuda a la reducción del consumo 42 5.3.1 El freno motor 5.3.2 Retardadores hidráulicos y electromagnéticos 42 42 5.4 La carga del vehículo 5.5 Arranque del motor e inicio del movimiento del vehículo 5.6 Selección de la marcha en el cambio 5.7 Circulación en una determinada marcha 5.8 Frenadas y deceleraciones 5.9 Paradas prolongadas. Detención del vehículo 6 7 8 9 42 43 44 46 48 48 RESPUESTA ANTE DIFERENTES SITUACIONES DE TRÁFICO ____________ 51 6.1 Salida a la circulación 53 6.2 Semáforos y detenciones previsibles 53 6.3 Curvas y giros 53 6.4 Otras situaciones del tráfico 54 6.5 Pendientes ascendentes y descendentes 54 6.6 Adelantamientos y situaciones especiales 56 6.7 Conducción urbana. Tráfico congestionado 56 6.8 Conducción de autobuses 56 EJEMPLOS PRÁCTICOS __________________________________________ 59 METODOLOGÍA DE LA FORMACIÓN PRÁCTICA _______________________ 65 8.1 Selección del recorrido y procedimientos de control de consumo 67 8.2 Primera tanda de conducción 68 8.3 Clase teórica 68 8.4 Demostración práctica 69 8.5 Segunda tanda de conducción 69 8.6 Puesta en común final. Análisis de los resultados 69 CLAVES DE LA CONDUCCIÓN EFICIENTE ____________________________ 71 1 Introducción 1 INTRODUCCIÓN lo largo de los últimos años se han desarrollado importantes mejoras en la tecnología que incor poran los vehículos industriales, sin embargo, para lograr un buen aprovechamiento de estas mejo ras, es necesaria la práctica de un nuevo estilo de con ducción que se adapte a los vehículos modernos. A este nuevo estilo de conducción se le denominará en adelante como la “conducción eficiente”. A La conducción eficiente de vehículos industriales con siste en una serie de nuevas técnicas que, unidas a una adecuada actitud del conductor, dan lugar a un nuevo estilo de conducción que logra importantes aho rros de carburante y reducción de emisiones al medio ambiente, así como una mejora en la seguridad. Estos logros se concretan en mejoras de distintos aspectos que se citan a continuación: 1. Ahorro de energía en el ámbito nacional. 2. Reducción de emisiones de dióxido de carbono (CO2). 3. Ahorro económico en las empresas de trans porte. Como en todo proceso de aprendizaje, la práctica es necesaria para alcanzar los objetivos deseados. Por esta razón, el presente manual significa el inicio de un proceso de aprendizaje que después el conductor deberá ir perfeccionando con su propia experiencia. En los cursos prácticos de conducción eficiente se han obtenido ahorros medios de carburante del orden del 10%, a través de la realización de pruebas comparativas de consumos. La estructura que presenta el manual, comienza con la presentación del marco energético y medioambiental del transporte por carretera en España. A continuación se aportan los fundamentos técnicos del funcionamiento de los motores, los sistemas de propulsión y de las resistencias al avance, mostrando su relación con el consumo de energía y las emisiones al medio ambiente. Posteriormente, se presentan una serie de reglas de comportamiento que conforman una determinada acti tud, que deberá ser adoptada por el conductor para conseguir la realización de una conducción eficiente. Se continuará después con el capítulo relativo al con trol del vehículo, exposición de las técnicas de la con ducción eficiente y análisis de las mismas. A continua ción se detallarán distintas aplicaciones prácticas de las técnicas a situaciones concretas del tráfico vial. 4. Reducción de contaminación atmosférica. 5. Mejora del confort y disminución del estrés en la conducción. 6. Reducción del riesgo y gravedad de los acci dentes. 7. Reducción de los costes de mantenimiento. En los capítulos finales, se mostrará una serie de ejem plos concretos de la utilización de las técnicas, parti cularizados para determinados vehículos industriales en distintas situaciones de tráfico. Posteriormente se aportará la metodología a seguir para la enseñanza práctica de las técnicas, para concluir finalmente con la formulación de un breve compendio de las principales claves de este nuevo estilo de conducción. 9 2 Consumo de energía y emisiones al medio ambiente en el transporte por carretera 2 CONSUMO DE ENERGÍA Y EMISIONES AL MEDIO AMBIENTE EN EL TRANSPORTE POR CARRETERA l transporte es el sector de mayor consumo ener gético y mayores emisiones de CO2 en nuestro país. Dentro del sector del transporte, presenta especial relevancia el transporte por carretera de vehí culos industriales, tanto de pasajeros como de mer cancías. E 2.1 Los vehículos industriales Los vehículos industriales se pueden clasificar en camiones y autobuses, según transporten mercancías o pasajeros. Autobuses Los autobuses, tanto por ser vehículos destinados al transporte de pasajeros, como por la mayor relación potencia/peso que les caracteriza, requieren una con ducción particular, que posteriormente será tratada de forma detallada. Se pueden clasificar según su ámbito de utilización en: – Urbanos: realizan la mayor parte del recorrido por ciudad, por tanto, las características propias de la conducción de estos vehículos son las de conti nuas detenciones, paradas e inicios de marcha, altos períodos de funcionamiento del motor a ralentí y mayor utilización de las marchas cortas. – Extraurbanos: Pueden ser de: Corta distancia: se caracterizan por recorridos mixtos con proporciones variables de conduc ción urbana y extraurbana. Camiones Los camiones se pueden clasificar según su bastidor que es lo que les confiere características especiales a cada una de las categorías. La división más simple es la siguiente: – Rígidos: camiones cuya cabina y caja están mon tadas sobre el mismo basculante. Pueden ser de tamaño pequeño, medio o grande. – Cabezas tractoras: constan de un bastidor en el que va ubicado el motor y la cabina, concebido para arrastrar semirremolques. – Vehículos de obra y especiales: Podrían situarse dentro de la primera categoría (rígidos), aunque algunos de ellos puedan ser articulados. Se utili zan para el para transporte de grandes cargas y volúmenes de mercancías. Debido a sus caracte rísticas especiales en cuanto a bastidor y transmi siones, que les adecúan a un entorno de trabajo más irregular y exigente, hay suficientes diferen cias como para catalogar estos vehículos en otra categoría, aunque utilicen las mismas motoriza ciones que los vehículos de las dos categorías anteriores. Larga distancia: se caracterizan por recorridos interurbanos, que darán lugar a un estilo de conducción caracterizado por las altas veloci dades de circulación, marchas largas y escasas detenciones y paradas. 13 Manual de Conducción Eficiente para conductores de vehículos industriales A su vez, los camiones pueden subdividirse de la siguiente forma: Rígidos. Atendiendo a su carga útil: - Ligeros (carga útil no superior a 3,5t): Utilizan motores desde 100 hasta 250 CV, con pares máximos entre 20 y 100 kgm, proporcionados por motores de entre 2 y 10 litros de cilindrada, acoplados a cajas de cambios de entre 5 y 16 relaciones. En la mayoría de los modelos se encuentra disponible la opción de cajas de cambio automáticas. - Pesados (carga útil superior a 3,5t): Potencias muy variables entre 250 y 580 CV, proporcionadas por motores de entre 7 y 16 litros de cilindrada. Pares máximos entre 100 y 270 kgm, y cajas de cambios de 9 a 16 marchas, manuales, aunque en todas las categorías hay disponibles cajas de cambios auto máticas. Tractoras. Atendiendo a la potencia de los motores que incorporan: - Hasta 380 CV: las cabezas tractoras equipadas con motores en este rango de potencia usan motores entre 8 y 12 litros de cilindrada, dando entre 120 y 180 kgm de par máximo. Utilizan cajas de cambios manuales de entre 12 y 16 relaciones, y también cajas automáticas. - Desde 380 CV: las cabezas tractoras en este rango de potencia utilizan motores de entre 9 y 16 litros de cilindrada, dando pares máximos de entre 170 y 290 kgm. Usan cajas de cambios manuales de entre 12 y 16 velocidades y también automáticas. Obras y especiales: hay mucha variedad en este tipo de camiones, aunque los motores y grupos de trans misión son los usados en las otras categorías. Por lo tanto, hay potencias disponibles entre 170 y 570 CV, y pares máximos que varían entre 56 y 280 kgm, proporcionados por motores de entre 4 y 16 litros de cilindrada, conectados a cajas de cambios manuales, de entre 6 y 16 relaciones de transmisión. 2.2 El consumo de energía en el transporte La energía, en cualquiera de sus formas, es necesaria para la supervivencia de la humanidad y sin la misma no sería posible lograr los avances tecnológicos, sociales, y económicos, que deben propiciar la mejo ra de la calidad de vida de los habitantes del plane- Nuclear 12% Carbón 15% ta. Sin embargo, su uso indiscriminado, sobre todo teniendo en cuenta la gran dependencia que España tiene de los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) y, por tanto, agotables, tiene repercusio nes medioambientales indeseables, además de conse cuencias negativas en los ámbitos económico y sociopolítico. Servicios 9% Agricultura 6% Residencial 15% Renovables 7% Gas Natural 16% Industria 31% Transporte 39% Petróleo 50% Reparto de consumos de energía primaria en España 14 Consumos de energía final por sectores en España Consumo de energía y emisiones al medio ambiente en el transporte por carretera En el transporte existe, actualmente, una práctica total dependencia de la energía de origen fósil, por su ele vada relación energía/volumen y su bajo precio frente a otras fuentes de energía. El transporte por carretera consume el 42,1 % de la energía en España, lo que representa más del 60 % del petróleo consumido en nuestro país. El consumo de carburantes en España en el sector del transporte por carretera es de unos 11.000 millones de litros de gasolina y de unos 24.000 millo nes de litros de gasóleo al año, que se reparten de la siguiente forma: Turismos: Furgonetas: Camiones: Autobuses: Otros: 50 32 6 3 9 % % % % % En Europa existe un firme propósito de desarrollar otras fuentes de energía que permitan mover los vehículos con combustibles no derivados del petró leo para reducir la dependencia del mismo, así como las emisiones de CO2 a escala global. Entre éstas figuran: – El gas, que también es de origen fósil – Las energías renovables, a través de los biocarbu rantes, principalmente el biodiésel y el bioetanol. Como la movilidad de pasajeros y mercancías es un elemento característico de las sociedades avanzadas, el transporte y las comunicaciones se convierten en estructuras básicas para el desarrollo económico y social. 2.3 Impacto del transporte en el medio ambiente La combustión de carburantes en los vehículos produ ce dos tipos de emisiones por el tubo de escape: Anhídrido carbónico (CO2), inherente a todo pro ceso de combustión. Crece con el consumo de carburante. Contaminantes que afectan a la calidad del aire, dependen de la calidad de la combustión y los sis temas anticontaminación que tenga el vehículo. En los motores diésel, cada vez que un litro de gasó leo se quema en el motor, por el tubo de escape salen 2,6 kg de CO2. Los científicos han demostrado que del CO2 que se emite a la atmósfera una parte se acumu la en la misma, siendo el principal causante de la modi ficación del denominado “efecto invernadero” que da lugar al conocido “cambio climático”. El efecto inverna dero es fundamental para la vida en la tierra, pues hace que su temperatura media sea de unos 15º C, pero el incremento de concentración de este gas en la atmósfera por causa de la combustión de carburantes hace que dicha temperatura media tienda a subir, lo que puede ocasionar graves problemas a la humani dad como modificación de la meteorología o incremen to del nivel de los mares, sequías, etc. Emisiones de CO2 por litro de gasóleo en un vehículo industrial La conducción eficiente significa un uso más eficiente de los medios de transporte y contribuye de forma importante al ahorro económico. Además de la conducción eficiente, existen otras actua ciones complementarias a la misma en el transporte por carretera de vehículos industriales encaminadas al logro del ahorro energético y la reducción de emisio nes al medio ambiente, orientadas a la gestión ade cuada de las flotas de transporte y de sus políticas de renovación de vehículos. De aquí que todos los países están implementando medidas para reducir el consumo de carburantes fósi les mediante campañas de promoción de un uso efi ciente de la energía y a través de programas de aho rro energético; pero, también, el usuario debe tomar conciencia de su propia responsabilidad. 15 Manual de Conducción Eficiente para conductores de vehículos industriales Actuaciones encaminadas al ahorro energético y a la reducción de emisiones en el transporte por carretera: – Reducir el consumo de los vehículos nuevos. – Mayor utilización de los biocarburantes (biodiésel y bioetanol). – Dirigir el mercado a vehículos de menor consumo. – Conducir de forma más eficiente. – Gestión eficiente de los medios de transporte. Las sustancias contaminantes se emiten en cantidades mucho más pequeñas que las de CO2, pero al acumularse en la atmósfera afectan a la calidad del aire y la salud de los seres vivos y el ensuciamiento del ambiente. Las más importantes son: El monóxido de carbono (CO) Los hidrocarburos (HC) Los óxidos de nitrógeno (NOx ) Las partículas (PM) que son causantes de la opacidad de los humos. Estas emisiones se limitan para los vehículos industria les nuevos a través de las Directivas Europeas, conocidas como Euro 3, 4, y 5. Evolución de los límites de emisiones para camiones y autobuses en Europa Fórmula Unidad Euro 3 2001 Euro 4 2005 Euro 5 2008 Óxidos de Nitrógeno NOx g/kWh 5 3,5 2 Hidrocarburos sin quemar HC g/kWh 0,66 0,46 0,46 Monóxido de carbono CO g/kWh 2,1 1,5 1,5 Partículas PM g/kWh 1,6 1,1 1,1 m-1 0,8 0,5 0,5 Humo Las distintas normativas Euro entran en vigor en los años señalados para las nuevas homologaciones de vehículos y al año siguiente para los vehículos nuevos que se matriculen de anteriores homologaciones. 16 En las gráficas que se presentan a continuación, se muestra la reducción llevada a cabo de las emisiones de NOx y de PM en los vehículos industriales a través de la entrada en vigor de las distintas normativas: Consumo de energía y emisiones al medio ambiente en el transporte por carretera Evolución de las emisiones contaminantes por unidad de energía producida 18 18 16 -89% 14 PM EMISSIONS g/kwh NOx EMISSIONS g/kwh 16 12 10 8 6 4 2 -95% 14 12 10 8 6 4 2 0 0 1982 1987 1993 1996 2001 2006 2008 1982 ECE R49 1993 Euro 1 1996 Euro 2 Por cada litro de carburante consumido, un camión actual de 420 CV emite aproximadamente: CO: 15 - 20 gramos HC: 2 - 3 gramos NOx: 5 - 8 gramos Partículas: 4 - 7 gramos Conviene reseñar también, que algunas de las innovaciones tecnológicas que presentan los motores actuales, reducen las emisiones contaminantes, pero 1982 1987 1993 1996 2001 2006 2008 2001 Euro 3 2005 Euro 4 2008 Euro 5 aumentan ligeramente la emisión de CO2, al incidir en ligeros aumentos en el consumo de carburante. Entre las ventajas de los motores de últimas generaciones, figura la gestión electrónica de los distintos sistemas del vehículo, a través de una unidad de control electrónica que incorpora otras funciones como autodiagnosis y ayudas a la conducción en general y a la conducción económica en particular, que utilizándo se adecuadamente pueden reducir apreciablemente el consumo de carburante del vehículo. Las nuevas normativas de control de la contaminación atmosférica obligan a los fabricantes a buscar solucio nes tecnológicas cada vez más sofisticadas para los motores de los vehículos industriales. La inyección de alta presión con sistemas de inyector unitario o sistemas “Common rail”, la sobrealimentación con postenfriado y turbo de paso variable, así como la recirculación de gases de escape (EGR), son algunas de las últimas ten dencias de los motores de camiones y autobuses. Una vez que los gases salen del motor pueden ser tratados en el sistema de escape antes de llegar a la atmós fera. Entre las soluciones posibles para tal fin, destacan los catalizadores que reducen los gases contaminan tes del escape, los filtros de partículas y los sistemas SCR (Catalizador de Reducción Selectiva) para tratar los gases de escape con urea y eliminar los NOx. 17 Manual de Conducción Eficiente para conductores de vehículos industriales 2.4 Medición del consumo de carburante de El motor debe responder en cada momento a la entre ga de potencia que las condiciones del tráfico y el con los vehículos industriales El funcionamiento del motor de un vehículo implica un consumo de carburante, al ser inyectado en los cilin dros en litros o en gramos durante un tiempo medido en horas, por lo que la unidad de caudal de combus tible sería: – Gramos / hora – Litros / hora. Sin embargo, esta unidad no es la que se usa normal mente en los vehículos de carretera, ya que su objeto es mover cargas o personas un cierto número de kilóme tros por lo que se usa en este caso: – Litros por cada 100 kilómetros (l /100km) – Kilómetros por litro Atendiendo al motor de un vehículo, su consumo de carburante depende de la potencia, medida ésta en caballos vapor (CV) o en kilovatios (kW), que el motor entrega en cada momento, por lo que al hablar de motores, se suele emplear el término de “factor de consumo” o “consumo específico”, que es el gasto de carburante empleado en producir una unidad determinada de energía, el cual se puede expresar en: ductor le demanden, por lo que consumirá la cantidad necesaria de carburante en cada momento y, como éste se emplea en mover el vehículo por la carretera, el consumo se suele medir en litros utilizados en reco rrer 100 kilómetros. Por tanto si empleamos menos carburante para hacer un mismo recorrido o hacemos más kilómetros con la misma cantidad de carburante, estamos disminuyendo el consumo. Ahora bien, el consumo es un valor instantáneo, y por lo tanto, variable en función del tiempo. Por tanto, una forma de reducir el consumo medio sería a través de la reducción del consumo en cada uno de los instan tes, evitando en la medida de lo posible, los periodos de consumo con el vehículo parado y su motor funcio nando a ralentí. Disponer de un motor capaz de entregar mucha potencia, para emplear de forma habitual una poten cia mucho menor, da lugar a mayores consumos que si empleáramos para ello un motor de menor poten cia máxima. El propietario debe ser capaz, por tanto, de seleccionar el motor con una potencia adecuada para el uso requerido a su vehículo. Ejemplos de camiones con motores de distintas potencias – Litros/CVh: litros por cada caballo de potencia y cada hora de funcionamiento. – Gramos/CVh o g/kWh: Teniendo en cuenta, a efectos de conversión de unidades, que 1CV equivale a 0,736 kW, y por tanto, 1kW equiva le a 1,36 CV. Conviene conocer, a efecto de la realización de cálcu los, que el peso específico del gasóleo es del orden de 840 gramos por cada litro. En el uso de un vehículo, la potencia demandada al motor depende de – El peso del vehículo y sus características técnicas – La aceleración que se le imprime – La pendiente de la carretera – La velocidad a la que circula – Las condiciones climatológicas 18 Además del motor, el tipo de caja de cambios, así como el puente trasero de reducción, repercutirán en el consumo del vehículo. Actualmente, los fabricantes ofrecen una amplia oferta en los distintos sistemas del Consumo de energía y emisiones al medio ambiente en el transporte por carretera vehículo, pudiendo el comprador personalizar práctica mente el vehículo en función de sus necesidades. Por esta razón, es de gran importancia la consideración por parte del comprador, tanto de las características necesarias que deben tener los distintos sistemas del vehículo, como de la oferta disponible en el mercado, cotejando la información detallada al respecto facilita da por los distintos fabricantes. 2.5 Ventajas de la conducción eficiente La evolución tecnológica ocurrida durante los últimos años, ha modificado en gran medida el diseño de los vehículos y ha permitido la introducción de importan tes modificaciones en el motor y en los distintos siste mas destinados a aumentar su rendimiento, reducien do su consumo de carburante y sus emisiones. Estas mejoras tecnológicas demandan al conductor un nuevo estilo de conducción acorde con ellas y que aproveche las ventajas que proporcionan. La conducción eficiente ofrece las siguientes ventajas: Ahorro de energía. El conductor con su comportamiento tiene una gran influencia sobre el consumo de carburante del vehí culo, dando lugar a ahorros de carburante del orden del 10%. Esto supone un considerable ahorro energético para nuestro país, mejorándose además la balanza de pagos y reduciéndose la dependencia energéti ca del exterior. Ahorro económico para las empresas de transporte. El carburante supone la principal partida en los gastos que genera la actividad de un vehículo industrial. Una mayor eficiencia en el consumo de carburante incidirá en un ahorro de costes y por tanto, en un mayor beneficio económico para la empresa. Reducción de los costes de mantenimiento. El efecto de reducción de consumo está asociado no sólo a un menor coste en carburante, sino tam bién a un menor coste en mantenimiento del vehí culo, ya que las nuevas pautas a seguir, provocan que los distintos sistemas del vehículo (frenos, embrague, caja de cambios, motor…), estén some tidos a un esfuerzo inferior al que soportarían en el caso de la conducción convencional. Aplicando las técnicas de la conducción eficiente, se han registrado reducciones medias de utiliza ción de la caja de cambios del orden del 30%. Reducción de emisiones. La reducción del consumo de carburante a través de la puesta en práctica de la conducción eficiente va ligada a una reducción de las emisiones de CO2 y de contaminantes al medio ambiente. Con la reducción de emisiones de CO2 lograda por la conducción eficiente, se contribuye a la resolu ción de los problemas del calentamiento de la atmósfera y al cumplimiento de los acuerdos inter nacionales en esta materia. Mejora de la velocidad media. Con la conducción eficiente se realizan las acelera ciones de una forma más efectiva, se evitan en mayor medida las detenciones y se aprovechan mejor las inercias que presenta el vehículo en su circulación. Reducción del riesgo de accidentes. La Conducción Eficiente incrementa la seguridad en la conducción, ya que estas técnicas de conducción están basadas en la previsión y en la anticipación. Esta mejora en la seguridad está constatada a través de distintos estudios realizados en países europeos donde lleva tiempo implantada, con reducciones en las cifras y gravedad de los accidentes de tráfico. Mejora del confort. Además de todos los sistemas de mejora del con fort que incorporan los vehículos modernos, se puede hacer que el viaje sea aún más cómodo mediante la nueva Conducción Eficiente. Ante todo la Conducción Eficiente es un estilo de con ducción impregnado de tranquilidad y sosiego, que reduce las tensiones y el estado de estrés producido por el tráfico al que están sometidos los conductores. 19 Manual de Conducción Eficiente para conductores de vehículos industriales Como se puede apreciar en las distintas partidas que muestra la tabla que aparece a continuación, una conducción más eficiente rebajaría los costes de las parti- das de combustible, neumáticos, mantenimiento y reparaciones, es decir, repercutiría sobre el 40% de los costes totales de operación del vehículo. Costes de operación de un vehículo: En un vehículo de 420 CV con una MMA (masa máxima autorizada) de 40t y una carga útil de 25t, que reco rre anualmente 120.000 km con un ratio de ocupación del 85 %, su reparto porcentual medio aproximado de los costes de operación sería el siguiente: Concepto Amortización 14,2% Financiación 1,7% Personal del conducción 20 % del Total 24,9% Seguros 6,5% Costes Fiscales 0,8% Dietas 12,3% Combustible 29,4% Neumáticos 5,5% Mantenimiento 1,7% Reparaciones 3,0% TOTAL 100% 3 Tecnología de motores y vehículos 3 TECNOLOGÍA DE MOTORES Y VEHÍCULOS ara la correcta comprensión de los conceptos asociados a la Conducción Eficiente, es de gran utilidad el conocimiento de una serie de aspec tos técnicos sobre los motores y el comportamiento de los vehículos. Cuanto mejor conocimiento se tenga del vehículo, mejor utilización se hará del mismo. P El concepto de par, se puede entender como una fuerza de rotación aplicada al final de un eje giratorio. Por ejemplo, la fuerza que se hace para girar un destornilla dor a la hora de enroscar un tornillo es un par. Cuanto más par se desarrolle, más se podrá apretar el tornillo. En un vehículo hay que distinguir dos pares fundamen tales: 3.1 Conceptos de Potencia y Par Motor El funcionamiento de un motor tiene como objetivo fundamental, la extracción de la energía almacenada en el carburante en forma química, y su transforma ción en energía mecánica, para la realización de un trabajo. El carburante se transforma en potencia precisamente quemándose de manera controlada en el interior de los cilindros del motor. Para su combustión necesita del aire, tomado de la atmósfera y comprimido por el turbo. En el proceso se eleva la temperatura de la cámara de combustión, haciendo que los gases en su interior se inflamen y tiendan a expandirse, empujan do al pistón hacia abajo por el interior del cilindro y transmitiendo la fuerza a las bielas y desde éstas al cigüeñal. Esta energía mecánica se aprovecha después para mover el vehículo. Para realizar una conducción eficiente, es necesario el conocimiento de las prestaciones que se le solicitan al motor en cada momento, por lo que conviene enten der los términos de par y de potencia, cómo se actúa sobre ellos y su relación con el consumo. Las dos características que mejor describen las presta ciones de un motor de combustión interna de un vehí culo son sus curvas de potencia máxima y de par motor máximo. El Par Motor. Es el par desarrollado por el motor en cada instante y medido en el final del cigüeñal, volante de inercia o primario del embrague. Se pro duce debido a la combustión del carburante en los cilindros, por lo que, en general, cuanto más se apriete el acelerador mayor será el par obtenido. El Par en Rueda. Es el par que se aplica en la rueda, proporcionando la fuerza de tracción que será la que realmente mueva el vehículo. Es dife rente al par motor, puesto que la caja de cambios se encarga de multiplicarlo, ya que, como se verá después, al reducir la velocidad de giro en la caja se multiplica el par. El Par Motor Máximo, que es el dato habitualmente proporcionado por los fabricantes, es la máxima fuer za de giro que puede proporcionar el motor. Se da solamente en unas condiciones determinadas: – Plena carga: acelerador pisado al 100%. – Régimen de revoluciones de motor intermedio, que es aquel en el que se consigue la optimiza ción de diversos factores, entre ellos el rendi miento del turbo y la combustión. A cargas parciales, es decir, sin el acelerador a fondo, no se puede obtener el par máximo del motor. 23 Manual de Conducción Eficiente para conductores de vehículos industriales – La potencia es la cantidad de trabajo que puede desarrollar un motor en un tiempo determinado. Cuanta más potencia tenga un motor, más trabajo podrá realizar en el mismo tiempo. Con un motor más potente, un camión puede: En un motor que funciona a potencia máxima (régimen de motor elevado y acelerador a fondo), el consumo es muy elevado. En circunstancias normales de circulación, no es necesario el desarrollo de potencias tan elevadas, las cuales dan lugar a mayores consumos de carburante. Acelerar un vehículo más deprisa. 3.2 El motor como consumidor de energía Subir una pendiente a más velocidad. Croquis de transmisión de la fuerza en un motor alternativo Remolcar cargas más pesadas. El motor proporciona par y régimen de giro Régimen de giro del motor (r/min) Par motor (N·m) Como se puede ver en la figura, el motor proporciona en cada momento un par y un régimen de giro. El valor de la potencia en cada instante se obtiene al multipli car el par por el régimen de giro: Potencia (CV) = Par motor (Nm) x Régimen (r/min) 7024 La presión ejercida por la combustión en el cilindro, empuja el pistón y genera un par motor. Parte de la energía de la combustión se pierde en su transferencia hacia el eje de salida del motor. Estas pérdidas son inevitables y, en cierta manera, necesarias para que pueda funcionar. Las más importantes son las que se detallan a continuación: – Pérdidas de energía de origen térmico: Por ello, en un motor aumenta la potencia, bien por que se aumente el par apretando el acelerador, o bien porque se aumente el régimen de giro. La potencia máxima suele darse a altos regímenes (revoluciones) del motor y el par máximo a regímenes medios o bajos. Sistema de refrigeración: el fluido refrigerante (agua + aditivos) se encarga de mantener la piezas internas del motor a una temperatura adecuada para su funcionamiento. Aproxima damente el 15% de la energía extraída del com bustible se pierde en forma de calor disipado a través del sistema de refrigeración. La potencia máxima del motor da lugar a la mayor potencia en rueda, lo que condiciona la máxima pen diente que podrá superar el vehículo o la máxima velo cidad que podrá alcanzar en una pendiente. Gases de escape: los gases que salen por el escape lo hacen a temperaturas elevadas (400 – 500 ºC), llevándose consigo casi un 30% de la energía del carburante. 24 Tecnología de motores y vehículos – Pérdidas de energía de origen mecánico: son las debidas a los rozamientos internos de las diver sas piezas del motor y las debidas a gasto de potencia para los servicios auxiliares de las bom bas de inyección de aceite, y de agua y para el alternador. Rondan el 15 % de la energía del com bustible. La energía perdida a través de los roza mientos mecánicos, se disipa finalmente a través del radiador de aceite o del mismo radiador de refrigerante del motor. Por lo tanto, queda aproximadamente un 40 % de la energía inicial, la cual es proporcionada por el motor en forma de potencia para accionar la transmisión. Como en ésta se pierde aproximadamente otro 10 % de la energía disponible inicialmente, a la rueda llega sólo en torno al 30 % de la energía del combustible, cuando un vehículo avanza por una carretera a veloci dad constante. Balance energético del motor Rendimiento del motor: 40% La siguiente figura, muestra el balance energético que tiene lugar en el funcionamiento de un vehículo cuan do circula por una carretera a una velocidad constante: Ejemplo de balance energético en el sistema de propulsión de un camión circulando por carretera a velocidad constante 25 Manual de Conducción Eficiente para conductores de vehículos industriales MUY IMPORTANTE: Existen condiciones de utilización de los motores en las que el consumo de carburante es cero. Cuando el motor se encuentra girando sin pisar el acelerador, con la relación de marchas en la que se circula engra nada (retención), estando o no accionado el retarda dor, no se inyecta combustible en los cilindros, es decir, no se consume carburante. Cuando al reducirse la velocidad del vehículo el régi men del motor se acerca el de ralentí, esta condición desaparece, volviendo a inyectarse una pequeña can tidad de combustible para asegurar que el motor no se pare. proporcionado por el motor a cada régimen de giro cuando la carga es máxima, es decir, el acelerador está pisado a fondo. Curva de par a carga parcial: muestra el par proporcio nado por el motor a diferentes posiciones del pedal acelerador, por ejemplo al 25%, 50% ó 75% de su recorrido. Curva de potencia a plena carga: es también la que habitualmente proporciona el fabricante, y muestra el valor de la potencia que entrega el motor a cada régi men de giro cuando la carga es máxima, es decir, el acelerador pisado a fondo. Curva de potencia a carga parcial: muestra la poten 3.3 Curvas características del motor y curvas cia proporcionada por el motor en función de las de equiconsumo revoluciones del mismo, cuando la carga es menor Un motor de automoción normalmente trabaja en con diciones distintas a las de plena carga (acelerador a fondo). Para conocer cuáles son las prestaciones del motor en cualquier condición de régimen de giro y posi ción del acelerador, se utilizan las curvas característi cas. Estas curvas permiten entender las posibilidades de utilización del motor de un vehículo y estudiándolas con detalle se obtienen las características principales que definen el comportamiento de cada motor. 3.3.1 Curvas de Par y de Potencia Curva de par a plena carga: es la habitualmente propor cionada por el fabricante, y muestra el par máximo de la máxima, es decir a posiciones del pedal acele rador de, por ejemplo, el 25%, 50% ó 75% de su recorrido. Tan importante o más que el valor que alcanza el par motor máximo, o el de la potencia máxima, será el conocimiento por parte del conductor de los rangos o intervalos de revoluciones en las que obtienen estos valores. Los valores límites de revoluciones que defi nen estos rangos, varían de un vehículo a otro y son normalmente facilitados por el fabricante en la docu mentación técnica del vehículo, y en caso de no dispo nerse de los mismos, se recomienda solicitarlos al fabricante. 26 Potencia (CV) Par motor (Nm) Curvas características de un motor actual Tecnología de motores y vehículos Como se verá en el siguiente apartado, el intervalo de revoluciones de par máximo va a ser la referencia para la realización de los cambios de marcha y de la circulación del vehículo de una forma eficiente, mien tras que el de potencia máxima será utilizado para las situaciones más exigentes de utilización del motor, dando lugar a mayores consumos de carbu rante. 3.3.2 Curvas de equiconsumo Estas curvas se suelen dibujar sobre las de par (o de potencia) del motor y representan líneas de nivel de consumo específico constante. Es decir, las condicio nes del motor en cada curva son tales que la cantidad de gramos de combustible necesarios para producir una determinada cantidad de energía es constante, o lo que es lo mismo, en las que el rendimiento del motor es constante. Por lo tanto, mantener el motor en condiciones de tra bajo cercanas a las de menor consumo específico pro porciona menores consumos para una misma cantidad de energía producida. En estas condiciones el motor aprovechará mejor el carburante por lo que el vehícu lo consumirá menos haciendo el mismo trabajo, o lo que es lo mismo, realizando el mismo trayecto. Las “curvas equiconsumo” dan información sobre las zonas de mínimos consumos por unidad de potencia entregada. Si sobre dichas curvas se superponen las de respuesta del motor a varias posiciones del pedal acelerador, se puede ver que a potencia constante, existe una zona de régimen de giro donde el consumo específico es mínimo, y por tanto, si se circula en estas condiciones, lo será también el consumo medido en l/100 km. Esta zona se corresponderá con la parte infe rior de la zona verde del cuentarrevoluciones. Existe una zona, denominada “polo de mínimo consu mo”, que proporciona el menor valor de consumo espe cífico (en g/CVh o en litro/CVh), es decir el mejor ren dimiento del motor. La zona de consumo específicos mínimos está situada normalmente en regímenes lige ramente inferiores al de par máximo o en la zona más baja del mismo, y con acelerador bastante apretado, aunque no a fondo (en torno a las 3/4 partes de su recorrido). El régimen de consumo mínimo baja cuan do el acelerador está menos apretado. Cuentarrevoluciones Curvas de equiconsumo Zona de bajo consumo 27 Manual de Conducción Eficiente para conductores de vehículos industriales Sin embargo, conviene aclarar que un motor consumi rá menos caudal de combustible cuanto más baja sea la potencia que se le demande. Un vehículo necesita más potencia para ir a mayor velocidad, pues aumentan las resistencias aerodiná mica y de rodadura. En la situación de circulación a una determinada velocidad, se necesita una cantidad fija de potencia entregada por el motor. En la gráfica arriba mostrada de potencia/ régimen del motor, si el vehículo circula a 40 km/h (línea horizontal inferior), se observa que la potencia necesaria para circular se puede obtener de distintas formas: a altas revoluciones, circulando en relaciones de marcha que no son las más largas y con el pedal acelerador poco pisado. a más bajas revoluciones, circulando en marchas más largas y con el acelerador pisado en mayor medida, concretamente en torno a las 3/4 partes de su recorrido. Así pues, en este último supuesto, el motor trabajará en la zona de mínimos consumos específicos, del orden de 200 g/kWh, consumiendo considerablemen te menos que en el primer caso, donde los consumos específicos rondarían los 230 g/kWh. 3.3.3 Fuerzas de resistencia al avance de un vehículo Los vehículos pueden mantener una velocidad, acele rar y subir pendientes, debido a que las ruedas motri ces ejercen una fuerza de empuje sobre el eje y en contra del suelo, transmitida por el rozamiento neumá tico-asfalto. Esta es la denominada fuerza de tracción en rueda que se puede obtener dividiendo el par en rueda entre el radio de la rueda. La fuerza de tracción en rueda, vence a una serie de fuerzas que son las que contrarrestan el avance y ace leración del vehículo, conocidas como “fuerzas de resis tencia al avance”, y que a continuación se detallan: Fuerza de resistencia al avance por rodadura: Al rodar un neumático cargado por una superficie dura se deforma. Esto provoca una fuerza que se opone al movimiento del mismo, llamada resis tencia a la rodadura. En vehículos cargados y cir culando a bajas velocidades, ésta es la resistencia que más energía requiere para su vencimiento, lle gando a suponer hasta un 40% de la fuerza total resistente. Esta fuerza de resistencia es proporcio nal a la masa del vehículo y depende del tipo y número de neumáticos, aumentando considera blemente cuando el neumático está desinflado. Fuerza de resistencia al avance por pendiente: como es sabido, la fuerza de la gravedad tiende a evitar que cualquier cuerpo ascienda y, por lo tanto, cuando sube por una pendiente, es nece sario vencer esta fuerza. De la misma manera, cuando se desciende por una rampa, esta misma fuerza favorece el movimiento, tendiendo a acele rar al camión. Esta fuerza depende directamente de la masa total del vehículo y de la inclinación de la pendiente. Fuerzas a favor y en contra del movimiento 28 Tecnología de motores y vehículos Fuerza de resistencia al avance por aerodinámica: Cuando un vehículo avanza, debe ir desplazando el aire que tiene delante y llenando el hueco que va dejando detrás. Cuanto mayor es la velocidad, mucho mayor es la potencia necesaria para reali zar dicho trabajo, es decir, para vencer la resis tencia aerodinámica. La resistencia aerodinámica depende de la sección frontal del vehículo, de la forma del camión y de la densidad del aire y aumenta con el aumento de la velocidad elevado al cuadrado. Duplicar la velocidad, equivale a multiplicar por 8 la potencia necesaria para vencer la resistencia aerodi námica. Por ello, los componentes que modifican la aerodinámica del vehículo, cobran gran importancia, por lo que se recomiendan las formas suaves, sin alteraciones bruscas de sección ni zonas angulosas. Deflector Los spoilers y deflectores en techo de cabina reducen bastante el consumo pudiendo lograrse cifras medias de ahorro de alrededor de un 6 % y de más del 10 % a la velocidad de 90 km/h. Los spoilers se ajustarán de forma que su parte superior quede enrasada con la parte alta de la carga. Fuerza de resistencia por aceleración: al acelerar un vehículo, se necesita vencer una fuerza proporcional a la masa del vehículo por la aceleración a la que se le somete. Por tanto, en un proceso de aceleración, cuanto mayor sea la aceleración pretendida o cuanto mayor sea la masa del vehículo, mayor tendrá que ser la fuer za de tracción en rueda. Las fuerzas de resistencia dependen de la velocidad del vehículo. La figura adjunta muestra para un camión de 40 toneladas la evolución de las potencias de resistencia por rodadura y aerodinámica así como la evolu ción de la potencia cuando se sube o se baja una pen diente. Las zonas de potencia negativa indican que la pendiente “empuja” al vehículo sin necesidad de fuer za de tracción. Potencias necesarias para el avance de un camión de 40t en llano a una determinada velocidad 29 Manual de Conducción Eficiente para conductores de vehículos industriales Potencia necesaria en un camión de 40t para mantener una velocidad en función de la pendiente 3.4 El consumo de energía en un vehículo Mantener una velocidad constante baja en llano El consumo en litros/100km de un vehículo, se puede obtener de la siguiente forma: Mantener una velocidad constante alta en llano C = 0,09 x Ce x P v Siendo: C= Consumo (l/100Km) Ce= Consumo específico (g/Kwh) P= Potencia (CV) v= Velocidad (Km/h) Atendiendo a esta fórmula, se podrían dar los siguientes casos: Para un una misma potencia y consumo específico del motor, el consumo disminuye con el aumento de la velocidad. Para una misma velocidad y consumo específico del motor, el consumo disminuye con la disminución de la potencia. A igualdad de potencia y velocidad, el consumo dismi nuye con la disminución del consumo específico; ésta es la forma de aprovechar bien el motor, utilizándolo en la zona de menores consumos específicos. El vehículo en su movimiento por la carretera está sometido a condiciones diferentes, como pueden ser: Subir una pendiente de mayor o menor intensidad Bajar una pendiente de mayor o menor intensidad Vehículo parado con motor en marcha Cada situación exige una velocidad diferente y una determinada fuerza de tracción en las ruedas motrices que se traduce en una potencia diferente solicitada al motor. La fuerza de tracción debe vencer las resisten cias a la rodadura, aerodinámica, aceleración y pen diente que cada situación determine. Conociendo apro ximadamente las curvas equiconsumo del motor, para la entrega de una determinada potencia, se podrá saber en qué rangos de revoluciones y grados de carga del pedal acelerador, el motor consume menos. Las zonas de menores consumos específicos de un motor son las que los fabricantes indican con el color verde en el cuentarrevoluciones. Los mínimos consu mos se corresponden con regímenes de motor de la zona inferior de par máximo o algo menores en moto res modernos. Este régimen, varía según la cilindrada de los motores entre las 1.000 y 1.500 r/min. Acelerar para salir desde parado Acelerar para aumentar la velocidad ya en movi miento 30 Por tanto, en cada situación del tráfico, la potencia resistente debe ser proporcionada por el motor, selec cionando entre las posibles condiciones de su funcio Tecnología de motores y vehículos namiento (definidas por la relación de marchas selec cionada, la posición del pedal acelerador y el régimen de giro del motor), la que permita obtener un menor consumo de carburante, siempre sin salirse de la zona de par máximo. No se debe circular con el motor funcionando por debajo de la zona de par máximo, es decir, por deba jo de la zona verde del cuentarrevoluciones, ya que los vehículos suelen presentar una brusca caída de par al entrar en esta zona, lo que podría dar lugar a proble mas por falta de respuesta ante distintas situaciones del tráfico. En las gráficas que se muestran a continuación, se superponen las 3 curvas características de un motor a funcionando a plena carga (par máximo, potencia máxima y consumo específico) de 2 motores modernos de vehículos industriales. Estas curvas, dadas por el fabricante, son indicativas de las características de fun cionamiento de los respectivos motores. En ellas se observa cómo la zona de mínimos consu mos específicos se extiende desde la zona de par máximo hasta regímenes más altos del motor, llegan do a entrar en los inicios del régimen de potencia máxima en el caso de la segunda gráfica. El consumo total del vehículo, como ya se ha visto, es el producto del consumo específico por la potencia proporcionada por el motor. Los menores consumos, por tanto, se obtendrán combinando estas dos varia bles, de forma que se mantengan sus valores lo más bajo posible. Pero, como se ve en las gráficas, ambas están relacionadas, y por tanto, se intentará llegar a la combinación de las mismas que proporcione el mínimo consumo. Por lo tanto, el mínimo consumo se obtendrá mante niendo el motor en la zona de mínimos consumos específicos (habitualmente la zona verde del cuenta rrevoluciones) y con bajas demandas de potencia. Es decir, minimizando el régimen sin salirse de la zona verde del cuentarrevoluciones. 3.5 Parámetros externos al vehículo: influencia en el consumo Existen otras variables externas al vehículo e indepen dientes del estilo de conducción, que afectan al consu mo de carburante del vehículo: El tipo de carretera o la orografía del terreno por el que discurra un viaje, pueden influir de manera nota ble en el consumo de carburante del vehículo. Los factores meteorológicos también afectan al consu mo de carburante, tanto por su implicación directa como por la modificación que exigen al conductor de Cons. Específico (g/kWh) Potencia (kW) Cons. Específico (g/kWh) Potencia (kW) Par (Nm) Par (Nm) Ejemplo de curvas características de 2 motores de camión 31 Manual de Conducción Eficiente para conductores de vehículos industriales su actitud ante la situación que presenta la carretera. El viento a favor lógicamente reduce el consumo y el viento en contra lo aumenta. Temperaturas atmosféri cas muy bajas aumentan el consumo por su influencia en la resistencia aerodinámica (la densidad del aire aumenta al bajar la temperatura), así como por la mayor resistencia a la rodadura y por un cierto incre mento de la fricción en los componentes de la trans misión, al no estar calientes. Sistema de propulsión y transmisión del vehículo El viento en contra aumenta el consumo por efectos aerodinámicos hasta un 8 % con viento de 18 km/h y hasta un 18 % con viento de 36 km/h en un vehículo con deflectores en cabina. Una bajada de temperatura atmosférica de unos 10 ºC aumenta el consumo en torno a un 4 %. 3.6 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 dema siado 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 transmi sión son el embrague, la caja de cambios, el árbol de transmisión y el puente o grupo. En ellos se realizan funciones distintas, a saber: a) 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 Transmisión de la potencia desde el motor a las ruedas 32 Tecnología de motores y vehículos vehículo, que el motor esté funcionando a una velocidad distinta a la entrada de la caja de cam bios. Si esto no fuera así, no sería posible iniciar el movimiento el vehículo, ni hacer cambios de marcha sin que el vehículo diera tirones. b) Caja de cambios: es el elemento fundamental del sistema de transmisión, ya que permite seleccio nar la relación entre el régimen de giro del motor y el que llega a las ruedas. La potencia se tras mite, 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 combina ción 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. cambio, el vehículo circula a velocidad lenta. Por el contrario, si no se necesita mucha fuerza en las rue das 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 rue das. Si se desea mucha fuerza se utilizan marchas cor tas, y si se quiere velocidad, se utilizarán marchas largas. c) Árbol de transmisión: es un eje que se encarga de llevar la potencia saliente de la caja de cam bios hacia el puente, para acercarla a las ruedas. d) Puente: es el mecanismo que, a partir de la potencia que le entra desde el árbol de transmi sión, hace girar uno o más ejes, encargados de llevar el giro a las ruedas. Normalmente introdu ce también una cierta reducción de régimen de giro entre el árbol de transmisión y las ruedas para permitir mayor régimen de giro a la salida de la caja de cambios y con ello reducir el tama ño de la misma. Se deberá tener en cuenta que, cada vez que se reali za un cambio de marchas, se tiene, además de un Palanca de caja de cambios 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. 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. Puente de reducción doble 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 fuer za en las ruedas, con lo que se puede arrancar, remontar pendientes pronunciadas o acelerar, pero a Puente de reducción 33 Manual de Conducción Eficiente para conductores de vehículos industriales pequeño, pero acumulable desgaste de la caja de cam bios y del embrague, un consumo de carburante durante la operación, por lo que se debe ejecutar esta maniobra siempre y cuando sea necesario, evitando los cambios de marcha superfluos. Además, estos cam bios provocan una pérdida en la velocidad del vehícu lo, que se tendrá que recuperar posteriormente acele rando tras la realización del cambio. 3.7 La inercia de un vehículo en movimiento Un vehículo en su circulación, lleva asociada una ener gía que depende del valor de su masa y de su veloci dad. 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. Una vez puesto el vehículo en movimiento, la tendencia natural del mismo es a seguir avanzando y sólo la actua- Importancia de la inercia 34 ción de las resistencias al avance o la actuación de algu no de los frenos pueden reducir al valor de la inercia. Por lo tanto, las variaciones de la inercia de un vehí culo concreto pueden ocurrir por dos causas: – Reduciendo la velocidad mediante la acción de algu no de los sistemas de freno. – Aumentando la velocidad mediante la aportación de energía mediante el motor y su consumo de carbu rante. La inercia que arrastra un vehículo en su desplaza miento genera una energía aprovechable de la siguiente forma: si se levanta el pie del pedal acele rador y se deja rodar el vehículo con la marcha engra nada, se circulará sin consumir carburante, es decir, con consumo nulo. Por tanto, se ha de utilizar esta técnica siempre que se pueda, evitando las frenadas y acelerones innecesarios que hacen perder las iner cias adquiridas. 4 La actitud del conductor 41 LA ACTITUD DEL CONDUCTOR a conducción eficiente está basada en una serie de pautas de comportamiento que conforman una actitud determinada en la conducción del vehícu lo. Las técnicas de la conducción eficiente van indiso lublemente ligadas a esta actitud ante la conducción, hasta el punto de que, sin la aplicación de estas pau tas de comportamiento, no se podrán ejecutar las mis mas de forma adecuada y precisa. L 4.1 Mentalidad y responsabilidad La conducción de un vehículo industrial comporta una elevada carga de responsabilidad, por tanto, se requiere una actitud resuelta, decidida, y basada en una serie de directrices a considerar: - Prever las situaciones peligrosas y anticipar a tiempo las maniobras a ejecutar, para evitar verse involucrado en maniobras comprometidas. - Conocer las alternativas disponibles para solucio nar una maniobra, y tener la capacidad para dis cernir cual de ellas es la más adecuada. - Evitar comportamientos arriesgados que pudieran generar situaciones de riesgo para los usuarios de la vía. La actitud del conductor Se ha de evitar la práctica de una conducción agresi va, basada en continuas aceleraciones y frenazos bruscos. Con la práctica de una conducción eficiente se logran ahorros de carburante de más del 30% res pecto a una conducción agresiva. 4.2 Antes de arrancar Antes de subir a la cabina del vehículo, se procederá a realizar un examen visual sobre algunos elementos del vehículo, para comprobar su correcto estado. Aunque depende del modelo de vehículo, en líneas generales, una correcta revisión previa debería con templar al menos los siguientes aspectos: Niveles de líquidos: aceite de motor, agua de refrigeración y líquido de servodirección. Sistema de frenos: presión de aire de frenos y purgado del agua de condensación. Instrumentación de ayuda a la conducción: lim pieza y colocación de los retrovisores, verifica ción del funcionamiento del alumbrado y de las luces de advertencia. Montaje del vehículo: sujeciones de alerones, enganches y acoplamientos, y los toldos que recubren la carga, en su caso. Neumáticos: presiones, desgastes, objetos incrustados, estado general y fijaciones. No olvi dar también la supervisión del estado de las ruedas de repuesto. 37 Manual de Conducción Eficiente para conductores de vehículos industriales La preparación con anterioridad del itinerario a seguir, permitirá ahorrar kilómetros recorridos innecesaria mente y, por lo tanto, combustible. Esta planificación de los itinerarios, unida a una adecuada programación de la ruta, es decir, horas de paso y cargas o descar gas a efectuar en los distintos puntos, permitirá en muchas ocasiones, evitar atascos que ralentizarían el ritmo medio del viaje, y aumentarían el consumo de carburante. favorece la previsión y la anticipación de cara a cualquier maniobra a realizar. La distancia de seguridad: se debe guardar una razonablemente amplia distancia de seguridad con el vehículo precedente, que permita al conductor responder de forma adecuada a las circunstancias del tráfico y de la vía. De esta forma, se conserva rá un mayor margen de actuación en la conduc ción, sin que ésta quede condicionada por las ace leraciones y frenadas del vehículo precedente. 4.3 Previsión y anticipación Con el fin de poder anticiparse a los acontecimientos que presenta la circulación vial en cada momento, es necesario controlar el entorno del vehículo, para lo cual se utilizará: Un amplio campo visual de la vía y de la circula ción: se ejercerá un control visual de los vehícu los que circulen a nuestro alrededor. La altura del vehículo industrial ofrece un amplio campo visual, que favorece esta práctica. De esta forma se podrá controlar lo que acontece varios vehículos por delante del nuestro. El rodaje por inercia: ante cualquier incidencia que se prevea en la vía o ante cualquier deceleración que se vaya a realizar, se utilizará la técnica del rodaje por inercia con la marcha engranada. De esta forma, además de ahorrar carburante, se 38 Con circulación densa, además de guardar la dis tancia de seguridad, se intentará acelerar y frenar siempre algo menos que el vehículo precedente, para evitar el llamado “efecto acordeón”. Ante un turismo que circula unos cuantos vehículos por delante, y que comienza a frenar, se levantará el pie del acelerador, dejando rodar el vehículo por su propia inercia. Así se ahorrará combustible al haber rodado sin con sumo, y además se podrá frenar de una manera menos severa o, incluso evitar la frenada si finalmen te no fuera necesaria. A través de las actuaciones mencionadas que favore cen el control del entorno del vehículo, se podrán pre ver las acciones de los conductores circundantes y anticipar las acciones a llevar a cabo. 5 Control y conducción del vehículo 5 CONTROL Y CONDUCCIÓN DEL VEHÍCULO 5.1 Control de los neumáticos Una presión excesivamente baja de los neumáticos redunda en una mayor resistencia a la rodadura, un peor comportamiento en curvas, y un aumento de su temperatura de trabajo por lo que, además de aumen tar el consumo, aumentan las posibilidades de un reventón, o desprendimiento de la banda de rodamien to en caso de neumáticos con banda de rodamiento no original. Además, la presión excesivamente baja respecto a la recomendada por el fabricante, provoca desgastes anormales y no uniformes sobre las partes laterales de la banda de rodamiento. En montajes de ruedas gemelas, podría ocurrir, debido a una presión anor malmente reducida, que la deformación de la parte del neumático que apoya en cada instante en el suelo fuese tan abultada que tocase con el neumático geme lo, dando esto lugar a fenómenos de rozamiento que aumentan notablemente la temperatura de trabajo, produciendo un desgaste anormal en los flancos del neumático. Se recomienda el control de la presión de todos y cada uno de los neumáticos: Diariamente: de manera visual Cada pocos días o cada 5.000 km: midiendo su presión Una reducción de la presión de un neumático de 2 bares, aumenta el consumo un 2 % y reduce su vida útil en torno a un 15 %. Por otro lado, una presión excesivamente alta en los neumáticos produce, además de rebotes innecesarios en la suspensión, desgastes a saltos del mismo, prin cipalmente concentrados en la zona central de la banda de rodadura, lo que incrementa el consumo y produce un desgaste prematuro del neumático. 5.2 Control del motor La realización de un mantenimiento adecuado al motor del vehículo tiene una gran repercusión en su consu mo de carburante. Se deben revisar: - El filtro de aceite: Su mal estado puede aumentar el consumo del vehículo hasta un 0,5%, además de tener influencia en la adecuada lubricación del motor. Un mal estado de este elemento, incre menta el riesgo de sufrir graves averías en el motor. - El filtro del aire: Su mal estado, habitualmente por un exceso de suciedad, provoca mayores pérdidas de carga de las deseables en el circuito de admi sión, lo que hace aumentar también el consumo hasta un 1,5%. - El filtro de combustible: Su mal funcionamiento puede causar aumentos en el consumo de hasta un 0,5%, además de que, en caso de bloqueo, pararía el motor. Es importante controlar la canti dad de agua en el filtro. Un aumento en el consumo de combustible sin una causa que lo justifique, es un claro indicativo de algún problema en el motor, por lo que un control periódico del consumo anotando las cargas de carbu rante y los kilómetros recorridos, puede llevar a detectar averías en el motor del vehículo antes de que se agraven. 41 Manual de Conducción Eficiente para conductores de vehículos industriales 5.3 Sistemas de ayuda a la reducción del consumo 5.3.1 El freno motor Como ya se ha visto anteriormente, cuando no se pisa el pedal acelerador y se circula con una marcha engra nada, el motor no consume combustible y sus propias pérdidas mecánicas actúan como freno. Por tanto, siempre que se pueda, se usará en las deceleraciones este sistema, para lo cual sólo es necesario levantar el pie del acelerador, sin pisar el embrague. Esquema del freno motor Sin embargo, para retenciones mayores, muchos camiones están dotados de un sistema adicional, accionable por el conductor, que una vez cortada la entrada de combustible al motor, cierra parcialmente el conducto de escape con una válvula y realiza modificaciones en la distribución, consiguiendo hacer funcionar al motor como un compresor, al provocar una oposición al giro del mismo y haciendo frenar al vehículo. El freno motor es un sistema muy útil para las frena das prolongadas por el descanso que proporciona al freno de servicio, evitando su desgaste prematuro y su calentamiento en exceso; efectos que restan efica cia a su acción de frenado. Estos mecanismos tienen una función y utilización aproximadamente igual a la del freno motor, ya que se usan principalmente para aliviar de cargas ligeras y continuas a los frenos de servicio. Su fundamento téc nico está basado en conectar a la transmisión un mecanismo que genera, por rozamiento, una serie de pérdidas. Dependiendo del sistema concreto, se puede tratar de retardadores hidráulicos, en los que el roza miento se genera a través de la oposición que crea el movimiento de un fluido viscoso, contrario al del movi miento de giro de los ejes, o los electromagnéticos, cuya resistencia viene originada por la inducción elec tromagnética que genera una fuerza contraria al movi miento, al pasar una intensidad a través de un deva nado que está conectado a la transmisión. Testigo del retarder Los retardadores electromagnéticos prácticamente ya no se usan, debido a su elevado peso y generación de temperatura. Sin embargo, los retardadores hidráuli cos, denominados comercialmente “retarder”, cada día son más utilizados debido a su alto rendimiento y peso reducido. De la misma manera, por tanto, que el freno motor, estos dos sistemas de retardo se usan mayoritariamen te en descensos y deceleraciones, contribuyendo a minimizar el desgaste del freno de servicio y a evitar sobrecalentamientos excesivos por su uso prolongado. Su utilización sin necesidad, sin embargo, puede aumentar el consumo de carburante por el menor apro vechamiento de la inercia del vehículo. 5.3.2 Retardadores hidráulicos y electromagnéticos 5.4 La carga del vehículo Aunque la mayor parte de los vehículos industriales destinados al transporte de mercancías han abandona do el uso de estos sistemas, la práctica totalidad de los vehículos industriales destinados al transporte de pasajeros siguen estando dotados de retardadores. El peso total de un vehículo incluyendo la carga que transporta, influye directamente en el consumo. La poten cia requerida al motor aumenta con el peso del vehículo por su influencia en la resistencia a la rodadura. 42 Control y conducción del vehículo Se estibará la carga de manera que se garantice su completa inmovilidad ante aceleraciones, frenazos y pasos por curvas, de manera que la seguridad del vehículo en su tránsito no se vea comprometida. La manera de cargar el vehículo tiene una influencia importante en cuanto al ahorro de combustible se refiere. Se debe intentar distribuir la carga de mane ra que el peso sobre cada eje sea aproximadamente el mismo, y que el contorno exterior del camión sea lo más uniforme posible, de tal forma que se reduz can al mínimo las pérdidas de potencia debidas a la resistencia aerodinámica. Para el inicio del movimiento del vehículo, se debe dar tiempo para que se lubrique adecuadamente el turbo y para que haya suficiente presión en los cal derines. Por tanto, se puede aprovechar esos instan tes para colocar el discograma del tacógrafo. En un tiempo de un minuto aproximadamente, se puede haber realizado esta operación y se iniciará la marcha del vehículo sin más demora. A este efecto, conviene recordar que se deben evitar en la medida de lo posible los períodos de funciona miento del motor a ralentí, ya que generan un inútil consumo de carburante, cifrado en unos 1,5-2 litros/hora. 5. 5 Arranque del motor e inicio del movimien El motor funciona en frío, es decir, sin alcanzar su tem peratura normal de funcionamiento, durante unos 4-5 to del vehículo Antes de arrancar el motor del vehículo, se colocará el discograma del tacógrafo, o se pasará la tarjeta del conductor, en el caso de que el tacógrafo sea digital. minutos en circulación o durante unos 20-25 minutos a ralentí. El motor en frío, se comporta peor, sufre más desgas tes y consume más carburante, por lo que se debe evi tar, siempre que sea posible, hacerlo funcionar a regí menes de giro demasiado altos, o con el acelerador a plena carga, mientras no se haya llegado a la tempe ratura óptima de funcionamiento. La actuación correcta será iniciar la marcha lo antes posible, conduciendo de manera especialmente suave hasta que el motor estabilice su temperatura en la de funcionamiento normal. De esta manera, se consigue un calentamiento del motor más rápido y uniforme, y además se ahorra combustible. Uso del pedal acelerador en el inicio de movimiento del vehículo: Tacógrafo Para arrancar el motor del vehículo, se girará la llave y se encenderá el motor sin pisar el pedal acelerador. La moderna electrónica del vehículo regula las condi ciones de encendido y el caudal de carburante necesa rio para tal fin. El hecho de pisar en el momento del arranque del motor el pedal acelerador, repercute úni camente en un mayor consumo de carburante y en un desajuste de la electrónica que regula el encendido. No se deben, además, realizar aceleraciones en vacío. El pedal acelerador se utilizará con las marchas engra nadas y con el vehículo en movimiento. Para iniciar el movimiento de un vehículo con el motor ya caliente, a la salida de un semáforo después de lle var un rato circulando, o después de una detención en un puesto de pago de peaje, etc., se utilizarán cargas parciales de acelerador y regímenes de revoluciones relativamente bajos, dentro de la zona verde del cuen tarrevoluciones, como se explicó anteriormente. Si se requieren aceleraciones fuertes, como por ejem plo, en una incorporación a una vía más rápida, se usarán cargas mayores de acelerador y regímenes de revoluciones más elevados, intentando llegar lo antes posible a la velocidad de crucero, y a situar el motor en la parte inferior de la zona verde, o de consumo económico. 43 Manual de Conducción Eficiente para conductores de vehículos industriales Se iniciará el movimiento del vehículo, con una rela ción de marchas acorde a cada situación y que no fuer ce el funcionamiento del embrague de forma innecesa ria. Con fuertes pendientes ascendentes, se pondrá en movimiento el vehículo en 1ª corta o larga, según el vehículo y las condiciones de la vía. Una vez engranada la relación de marchas para el ini cio del movimiento del vehículo y siguiendo los conse jos expuestos, se levantará, siempre que sea posible, el pie del pedal del embrague completamente, antes de proceder a pisar el pedal acelerador. 5.6 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 circula ción, 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 máxi mo, que se suele corresponder con el intervalo medioalto de la zona verde del cuentarrevoluciones. Así pues: En condiciones favorables, se puede cambiar a la si guiente media marcha (motores de grandes cilindradas, de 10-12 litros), aproximadamente a las 1.400 r/min. Mientras que los cambios de marchas enteras se rea lizarán en torno a: 1.600 r/min en motores de 10-12 litros. Entre las 1.700-1.900 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. En situaciones favorables de circulación, pueden reali zarse “saltos de marchas” en la progresión creciente 44 Caja de cambios de las mismas, sin tener que seguir el orden consecu tivo 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 manteni miento 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, acele rando de forma ágil y progresiva hasta prácticamente el final del recorrido del pedal acelerador tras la reali zación del cambio. El motivo de esta práctica es el de que, si normalmente un cambio de marchas en un pro ceso 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. Una caída de unas 500 600 r/min, propia de cajas de cajas de cambios de 8 relaciones de marchas, es aceptable; pero en el caso de un salto de marchas, esta caída será mucho mayor. Control y conducción del vehículo No se debe realizar el doble embrague porque, además de doblarse el número de intervenciones del embra gue, con el consiguiente deterioro de los sistemas del vehículo implicados en los cambios, supone una pérdi da doble de tiempo en la realización de los cambios de marchas, lo que conlleva una considerablemente mayor pérdida de la velocidad del vehículo. Las cajas de cambio modernas no necesitan de esta práctica. Se recomienda realizar los cambios de marcha de forma rápida, a fin de incurrir en la menor caída de velocidad posible tras el cambio. Además, de esta forma engranará mejor la nueva relación de marchas. Conviene acelerar ligeramente el motor en el momen to de desembragar, para igualar las revoluciones en el embrague y evitar, por tanto, la retención producida por el motor, lo que restaría velocidad. Inmediatamente tras la realización del cambio, se pisa rá el acelerador de forma ágil para continuar el proce so de aceleración del vehículo. En las gráficas mostradas, se comparan 2 estilos muy distintos de conducción, para el caso de salida desde parado en caliente (en frío sería mejor no realizar sal tos de marchas, ya que se forzaría al motor unas pres taciones más exigentes durante un período de funcio namiento de peor eficiencia), y progresión de marchas hasta circular a una velocidad crucero de 90 km/h: Ejemplo de progresión creciente de marchas: Gráfica 1: Una vez iniciado el movimiento del vehículo, los cam bios se realizan prácticamente al final de la zona verde del cuentarrevoluciones, lo que se corresponde aproximadamente con el inicio de la zona de revolu ciones de potencia máxima de este motor. Esto se debe a la realización de los saltos de marchas que se llevan a cabo: de 2ª corta a 4ª corta, luego a 5ª larga, para pasar a 6ª larga y luego a 7ª larga. A partir de ahí se cambiarían medias marchas para ganar veloci dad hasta llegar a la 8ª larga a 90 km/h. Se observa que, en los cambios de marchas enteras, las revoluciones caen en torno a 300 r/min en cada cambio, mientras que en los de marcha y media ronda la caída las 600 r/min. En situación favorable, los cambios de medias marchas –al final de la progre sión- se realizan a más bajas revoluciones, concreta mente entre las 1.400 y 1.500 r/min, lo que correspon dería aproximadamente a la zona alta de par máximo del motor. Se puede apreciar también que, durante el proceso de aceleración, el régimen medio de revoluciones ronda las 1.300 r/min, que corresponderían en este vehículo a la mitad aproximada de la zona verde del cuentarrevoluciones, en donde se logran bajos consu mos de carburante. Dos posibles secuencias de cambio de marcha en aceleración 45 Manual de Conducción Eficiente para conductores de vehículos industriales Gráfica 2: Los cambios de marchas se realizan en la zona roja del cuentarrevoluciones, es decir, a más de 2.000 r/min, revolucionándose por tanto el motor más de lo nece sario y con ello, sometiendo al motor a condiciones más exigentes de funcionamiento, dando lugar a un mayor gasto de carburante que en el primer ejemplo. Como se puede observar, el régimen medio de circu lación se sitúa en torno a la mitad de la zona amari lla del cuentarrevoluciones (a unas 1.800 r/min). También se puede ver que el segundo conductor ha realizado un mayor número de cambios de marchas y por tanto, ha aumentado el desgaste de la caja de cambios y el embrague. 5.7 Circulación en una determinada marcha Como se ha mostrado en anteriores apartados, la cir culación 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 con diciones especiales de mayor exigencia al motor (sal tos de marchas, incorporaciones a autovías, fuertes subidas, etc. Otro factor relevante en la realización de una conduc ción eficiente es el aprovechamiento de las inercias del vehículo. La puesta en movimiento de un vehículo industrial, debido a su gran peso da lugar a un eleva do consumo, pero supone por otro lado una genera ción de energía que puede ser aprovechada. Para tal fin, se evitará la realización de frenadas y ace lerones innecesarios, ya que dan lugar a pérdidas de energía en la frenadas, e incrementos de consumo en las consiguientes aceleraciones realizadas para recupe rar la velocidad de circulación. Se recomienda mantener una velocidad media esta ble, eliminando en la medida de lo posible los picos y valles de velocidad que aumentan el consumo, pero no van a suponer el llegar antes al destino final. Por otro lado, conviene hacer notar que el consumo del vehículo aumenta con la velocidad y que se podrán dar circunstancias durante el trayecto en las que se pueda moderar la misma. La siguiente tabla muestra un ejemplo del aumento del consumo de un vehículo de 40t, a distintas velocidades de circulación: Velocidad (km/h) Consumo (l/100km) 80 31 85 33 90 34,5 95 37 En este sentido, el programador de velocidad (Cruise control), tiende a facilitar la labor de la conducción al automatizar el control del acelerador, pero con el inconveniente de incidir en un mayor consumo de car burante, al anular la componente de previsión y anti cipación del conductor. El cruise control corrige las pequeñas variaciones de velocidad que se puedan dar, pero ante variaciones bruscas respecto a la velocidad de referencia fijada, tiende a recuperar la misma de forma rápida, a través de un proceso de aceleración de elevado consumo de carburante. Acelerador accionado 46 Control y conducción del vehículo El “tempomat” es otro dispositivo de control de velo cidad muy empleado que tiene dos funciones: Las gráficas mostradas, revelan las curvas características de 2 motores modernos. Se recomendaría para cada una de ellas los siguientes regímenes de circulación: Cruise control. Ejemplo: Autolimitador: impide exceder una velocidad pre fijada, cortando la inyección del carburante. Tempomat En el límite de velocidad establecido, ya sea por el tempomat, o por el limitador obligatorio de velocidad del vehículo, se circulará con el acelerador pisado a las 3/4 partes de su recorrido, de forma que el vehículo mantenga perfectamente estable la velocidad seleccio nada, evitando así el derroche de carburante que sig nificarían las oscilaciones alrededor de la velocidad deseada. Gráfica 1: Circulando entre 1.100 r/min y 1.500 r/min, se obtienen los menores consumos, en un abanico de potencias de 220 a 280CV, más que suficientes para mantener un vehículo de 40t rodando a 90km/h en terreno llano. Recordando que, en estas condiciones, un vehículo de estas características necesita que el motor proporcione 150CV para mantener su veloci dad, se mantendrá el motor al mínimo régimen posi ble sin caer por debajo de las 1.100 r/min, por lo tanto, usando la marcha más larga que deje el motor en el entorno de este régimen. Gráfica 2: Circulando entre 1.100 r/min y 1.600 r/min, se obtienen los menores consumos, en un abanico de potencias de 260 a 340CV, más que suficientes para mantener un vehículo de 40t rodando a 90km/h en terreno llano. De la misma forma que en el caso ante rior, se mantendrá el motor al mínimo régimen posi ble sin caer por debajo de las 1.100 r/min, por lo tanto, usando la marcha más larga que deje el motor en el entorno de este régimen. Como consecuencia de ambos ejemplos, se puede concluir que el menor consumo del vehículo se Ejemplo de curvas características de 2 motores de camión Gráfica 2 Cons. Específico (g/kWh) Potencia (kW) Cons. Específico (g/kWh) Potencia (kW) Par (Nm) Par (Nm) Gráfica 1 47 Manual de Conducción Eficiente para conductores de vehículos industriales obtendrá manteniendo el motor en los regímenes más bajos de consumo específico mínimo, y se hará frente a las diferentes solicitaciones de potencia mediante variaciones en la carga del mismo (posición del pedal de acelerador), es decir: Ante aumentos de demanda de potencia, se pisa rá más el acelerador antes de reducir de marcha (y subir por tanto el régimen de revoluciones), en tanto en cuanto el régimen del motor no baje del régimen de mínimo consumo específico. Ante bajadas de la demanda de potencia, se ali viará la presión del acelerador, cambiando de marcha en cuanto se prevea que el engrane de la siguiente no dejará el motor por debajo del régi men mínimo de revoluciones en el que el consu mo específico es el más bajo posible, y que en ambos ejemplos está situado en los alrededores de las 1.100 r/min. Conduciendo con el limitador de velocidad, se selec cionará la marcha que sitúe el motor en el régimen de revoluciones anteriormente recomendado (en los ejemplos, a unas 1.100 r/min), con el acelerador pre sionado a las 3/4 partes de su recorrido, dejando que la centralita electrónica regule la carga por sí misma de manera que se minimice el consumo. 5.8 Frenadas y deceleraciones 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 revolu ciones cercano al de ralentí, el consumo de carburan te del motor es nulo, es decir, no se consume carbu rante. Además, en estas circunstancias se produce un efecto de retención del propio motor de gran utilidad para la realización de las deceleraciones. Es recomendable la utilización en las deceleraciones, o ante cualquier imprevisto que presente la vía, el roda je por inercia del vehículo con la marcha engranada, así como del freno motor y los retardadores del vehí culo 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 48 menor resistencia al avance del vehículo y, por tanto, aprovecharse mejor las inercias. Por tanto, si el régi men 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 funciona miento es más efectivo a altas revoluciones. Freno motor Freno motor activado Al realizar frenadas suaves, se evitará la práctica de pisar el pedal del embrague del vehículo, la cual con duce a un consumo innecesario de combustible, reque rido para mantener el régimen de ralentí del motor. Situaciones que son habituales, como la acción de frenar ante vehículo más lento que nos preceda, pue den ser evitadas con una adecuada atención y previ sión de los sucesos que rodean al vehículo. De esta manera, cuanto antes se detecte que va a ser nece sario reducir la velocidad, más eficientemente se podrá solventar la situación. Como pauta general, se levantará el pie del acelera dor, 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. 5.9 Paradas prolongadas. Detención del vehículo Se debe parar el motor del vehículo ante detenciones cuya duración se prevea superior a los 2 minutos, salvo en vehículos que dependan del continuo funcio namiento de su motor para el correcto uso de sus servicios auxiliares. Control y conducción del vehículo En autobuses no será posible realizar esta práctica, ya que los sistemas de confort que incorpora el vehículo para los pasajeros hacen uso del mismo (mantenimien to de una correcta temperatura, así como de una ven tilación adecuada). No es necesaria, en la detención del vehículo, la prác tica de dejar el motor funcionando a ralentí durante un cierto tiempo, consumiendo carburante y contaminan do de forma innecesaria. para lo cual, únicamente son necesarios unos pocos segundos, siendo suficientes para tal efecto los emplea dos en el aparcamiento del vehículo. Finalmente, se recuerda la inutilidad de la práctica de la realización de acelerones a ralentí al terminar la mar cha, con el objeto de lograr un mejor mantenimiento del vehículo. Estos acelerones, lo que realmente origi nan es daño al motor y dan lugar a un consumo inne cesario de carburante. Esta práctica es errónea y se fundamenta en que per mite la bajada de revoluciones del turbocompresor, Camiones estacionados 49 6 Respuesta ante diferentes situaciones de tráfico 6 RESPUESTA ANTE DIFERENTES SITUACIONES DE TRÁFICO continuación se proponen una serie de acciones a llevar a cabo por el conductor, ante situaciones concretas que se presentan en el tráfico vial: A 6.1 Salida a la circulación En situaciones favorables del tráfico vial, para realizar la incorporación a la vía, se utilizará el acelerador a las 3/4 partes de su recorrido, realizando los cambios de marcha en la zona más alta de par máximo. Se pueden presentar también otras circunstancias de la vía que demanden una mayor utilización de la poten cia del motor para realizar la incorporación del vehícu lo a la vía; como pueden ser los tramos en subida o de circulación más densa, en cuyo caso se revolucio nará el motor en mayor medida, con cargas más eleva das del pedal acelerador, realizando los cambios en revoluciones del entorno de la zona de potencia máxi ma. 6.2 Semáforos y detenciones previsibles Se utilizarán también, en la medida de lo posible el freno motor o los retardadores y, en caso de ser nece sario, el freno de servicio. Con el aprovechamiento de las inercias, se intentará evitar las detenciones previsibles en la medida de lo posible, ya que dan lugar posteriormente al empleo de marchas cortas para las arrancadas posteriores, en las cuales se producen elevados consumos de carburante. El inicio del movimiento del vehículo en cada una de las detenciones realizadas, llega a suponer un consu mo adicional de hasta 1 litro de carburante en vehícu los de gran tonelaje. 6.3 Curvas y giros Para el correcto trazado de una curva, se ha de tener en cuenta con la suficiente previsión su curvatura, anchura del carril, tipo de firme, peraltes y demás carac terísticas del entorno. El conductor, analizando estas características, decidirá a qué velocidad entrará en la misma, evitando aceleraciones o frenazos repentinos por falta de previsión y anticipación de su trazado. En las deceleraciones previas a una detención, se evi tarán los frenazos si se conduce con previsión y anti cipación. Cuanto más suaves sean, menos energía se estará desperdiciando, y por tanto, más combustible se ahorrará. Ante una detención en un semáforo, se utilizará nue vamente la técnica del rodaje por inercia con la mar cha engranada, desembragando el motor de la caja de cambios en el último momento. Si desapareciese la causa de la detención, por ejemplo al cambiar el semáforo a verde, se seleccionará la marcha adecua da a la velocidad de ese instante y se comenzará a acelerar de nuevo. Autobús en carretera 53 Manual de Conducción Eficiente para conductores de vehículos industriales Se evitará la práctica común de frenar inmediatamente antes de la toma de una curva, para a continuación reducir de marchas y acelerar durante su trazado. Con este hábito, además de perderse la inercia de circula ción del vehículo, se aumentará el estrés del conduc tor y la peligrosidad en la circulación. Se debe preparar la curva mucho antes de iniciarla, uti lizando el rodaje por inercia con la marcha engranada y de manera que las frenadas previas a la misma sean, siempre que sea posible, reducciones de marchas en vez de utilizaciones del freno de servicio. Siempre que sea posible, se entrará a una curva con una velocidad adecuada a su trazado y sin usar el freno de servicio, sino solamente con la retención del motor. Durante su trazado, se mantendrá una veloci dad uniforme con el pie en posición estable sobre el pedal acelerador, para luego volver a acelerar de forma progresiva a la salida de la misma. 6.4 Otras situaciones del tráfico Para otras posibles situaciones que presente la ruta, se recomienda prever y estudiar las condiciones del entor no, de manera que se puedan anticipar las acciones a realizar, adecuando la velocidad del vehículo a las cir cunstancias de la vía, trazado, climatología, etc., de una manera tranquila, y evitando frenazos o acelera ciones bruscas. vehículo pierda velocidad, sin pisar el embrague. Posteriormente, si es necesario, se usarán el freno motor o los retardadores y el freno de servicio para lle gar a la salida del carril a la velocidad adecuada. En las glorietas, se adecuará la velocidad del vehículo al trazado y al tráfico que presenten las mismas, utili zando nuevamente el rodaje por inercia con la marcha engranada, evitando, siempre que sea posible, la detención del vehículo a la entrada de la rotonda. En la aproximación a la entrada de la glorieta, es nece sario también prever las trayectorias que se encuen tran realizando los vehículos en la misma y que pudie ran interferir con la de nuestro vehículo (por ejemplo, para buscar un hueco de entrada en la glorieta, si los coches entran con fuerza y rectos en su trayectoria, es porque seguramente van a salir de la misma sin com pletarla). La incorrecta previsión de estas circunstan cias, representará seguramente una nueva detención con el consiguiente gasto de carburante que genera la posterior arrancada, además del riesgo que comporta la realización de una maniobra brusca en un vehículo industrial para la seguridad de los vehículos. 6.5 Pendientes ascendentes y descendentes En las pendientes ascendentes, se actuará de la siguiente forma: Al atravesar una intersección, si se ha actuado con suficiente previsión, será fácil variar la velocidad de la manera necesaria para no comprometer la seguri dad, y con la suficiente antelación para reducir o aumentar la marcha de manera suave. Es mejor levantar el pie del acelerador un poco antes y dejar que el vehículo pierda velocidad poco a poco. En las incorporaciones, lo más importante es llegar al tramo de incorporación con el vehículo a una velocidad lo más cercana posible a la del tráfico que presente la vía. La aceleración en un tramo de incorporación sigue el mismo método que el expuesto anteriormente en los apartados de inicio de marcha y de selección de las distintas relaciones de marcha. En las salidas, se comenzará a reducir la velocidad durante la incorporación al carril de deceleración, des cargando el pedal del acelerador y dejando que el 54 Camión subiendo una pendiente Si se estima que el vehículo puede continuar transitan do a la misma velocidad, únicamente pisando más el acelerador, no se cambiará de marcha y se aumentará la carga sobre el acelerador. Si las revoluciones no bajan, o bajan muy despacio, sin salir de la zona verde del cuentarrevoluciones, se mantendrá la situación hasta que termine la pendiente, momento en el que se reducirá la carga ligeramente, hasta recuperar la velo cidad anterior. Respuesta ante diferentes situaciones de tráfico Si no se puede mantener la velocidad y el régimen de revoluciones desciende notablemente, de manera que sale de la zona verde por su parte inferior, se reducirá media marcha, o incluso una entera si la caída de revo luciones es acusada, repitiendo las reducciones de marcha hasta que se llegue a un régimen de velocidad constante, en la parte alta de la zona verde del cuen tarrevoluciones. Si la velocidad fuese demasiado reducida, podría usar se el motor en la zona de potencia máxima, para man tener una velocidad adecuada a la vía, pero conllevan do un alto consumo de carburante. Cuando el vehículo culmina una subida en la que se ha tenido que reducir de marchas, e inicia posterior mente una pendiente descendente, se aprovechará la Ejemplo de subida de pendiente: Vehículo: Camión de 420 CV Caja de cambio de 16 relaciones de marchas. Curvas características: Zona de par máximo: entre las 1.100 y 1.400 r/min Zona de potencia máxima: entre las 1.500 y 1.800 r/min Zona de mínimo consumo específico: entre las 1.300 y 1.400 r/min (189 g/kWh) bajada para volver de nuevo a la velocidad de cruce ro, dejando q

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