miércoles, 2 de diciembre de 2009

Aero-Camión

Hace más de un año empecé a diseñar un camión pensado para consumir el mínimo combustible posible, aplicando las últimas tecnologias. Mi idea era conseguir un diseño totalmente orientado a la eficiencia energética, y para ello me basé en los siguientes pilares:

1º Reducción de la resistencia aerodinámica.
Actualmente los camiones son verdaderas cajas de zapatos, practicamente el 40% de todo el combustible que paga el camionero se pierde en el aire. La forma que tienen actualmente los camiones es todo menos aerodinámica, pues poseen Cx de 0,70. Podemos ver una gráfica con el gasto energético de un camión en función de la velocidad:


Si los camiones los diseñaran con la aerodinámica y la ligereza en mente, se podría reducir hasta un 35% el consumo de combustible. La resistencia a la rodadura es muy dificil de mejorar, pues depende principalmente del peso y del coeficiente de fricción de los neumáticos. El peso del camión puede reducirse algo utilizando materiales y estructuras más ligeras, y pueden utilizarse neumaticos de baja resistencia a la rodadura, pero en conjunto las ganancias son pequeñas en comparación con la que se podrían obtener debido a la aerodinámica. Es por tanto vital que los fabricantes de camiones se esfuercen por ofrecer productos estudiados en un tunel de viento o con técnicas CFD para reducir el drag aerodinámico. En resumen, un 30% de reducción gracias al aero y otro 5% gracias a la rodadura.

Para conseguir dicha reducción en la resistencia aerodinámica, es necesario disminuir bastante el SCx del camión, y esto podemos lograrlo por dos vias:
Reducir la superficie frontal del camión. Por este camino poco se puede conseguir, pues de lo contrario disminuiremos bastante la capacidad de carga
Reducir el coeficiente Cx. Por este camino podemos conseguir grandes mejoras, pues una caja de zapatos es fácilmente mejorable.

He hecho dos diseños distintos, uno casi utópico con la mínima resistencia posible y otro un poco más realista, teniendo en cuenta las necesidades y diseños actuales pero con cierta penalización en la aerodinámica:

Cx = 0,15:



Cx = 0,30:






2º Motores más eficientes.

Es lógico, un motor más eficiente disminuye el consumo, por lo tanto si queremos reducir el consumo al máximo tendremos que utilizar los más eficientes. Pero... ¿cuales son?

Muy fácil: los motores eléctricos tienen eficiencias cercanas al 90-95%, y podrían reducir el consumo casi un 70% (en parte por la eficiencia de los motores eléctricos, y en parte por el bajo precio de la electricidad).

El problema esta en las baterias: para conseguir que un camión eléctrico de 40 toneladas tenga la misma autonomía que uno diesel, se necesitaría una cantidad enorme de baterias...

Fué cuando me puse a investigar en formas de aumentar la autonomía. Los paneles solares en el techo quedan muy cool y futuristas, pero poco pueden aportar. Fué cuando empecé a diseñar un nuevo tipo de motor, totalmente distinto a todo lo visto anteriormente. Ya hablé de él en una entrada anterior. También se podrían utilizar las baterias de litio-aire que esta investigando IBM, con capacidades 7 veces superiores a las actuales de ion-litio.

En resumen, que podríamos hablar de reducciones de consumo cercanas al 80% en el mejor de los casos, aunque sería posible conseguir un 60% de ahorro sin demasiadas complicaciones.

5 comentarios:

  1. Si, según dices, el 40% del consumo de combustible es de la aero, y el consumo por rodadura es dificil de reducir ¿cómo piensas reducir el consumo global en un 35%? ¿reduciendo la fricción aerodinámica en un 87.5?

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  2. Todavía no he terminado el artículo, pero en principio es fácil pensar en un 30% de reducción gracias a la aerodinámica y otro 5% a los neumáticos y materiales ligeros.

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  3. -30% de consumo de la aero es reducir la fricción aerodinámica en un 75%!!! Ten en cuenta que reducir o desaprovechar volumen para una mejor aerodinámica puede reducir el consumo, pero a cambio harán falta más viajes o más camiones.

    De los neumáticos, si quitas resistencia por rodadura, quitas agarre. Ya son complicadas actualmente las frenadas de emergencia con camiones como para arañar aún más ;)

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  4. Te llevo siguiendo desde Forocoches y haces un trabajo fantástico.

    Con respecto a la tracción de los camiones nombras a los motores eléctricos y su excelente rendimiento e incluso hablabas de poder adaptar tu sistema en estos camiones. Pero, ¿no se podría utilizar otro sistema más utilizado?

    Me explico. Las locomotoras diésel tienen un motor diésel que se utiliza como principal generador de electricidad y esa electricidad generada se envía a los motores eléctricos de tracción.

    Esto suena como a un sistema híbrido (desde luego, convencional no es en el tema de camiones) pero se lleva utilizando décadas y yo creo que con ello se podrían mejorar los rendimientos de los actuales camiones.

    Un saludo y gracias por sacarnos estos temas tan interesantes y documentados.

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  5. Para empezar muchas gracias Sanmi por el apoyo.

    Efectivamente se podría utilizar un pequeño motor diesel funcionando siempre a régimen óptimo para alimentar los motores eléctricos y recargar las baterias. Pero mi idea es diseñar un grupo electrógeno más eficiente que los motores diesel convencionales (para reducir aun más el consumo)

    Gracias a tí por leerlos :)

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