Contexto
El comportamiento de manejo es medido con muestreos representativos de la rutina de la mayoría de conductores en una cierta región. Sin embargo, dichos estudios no son sencillos de realizar ya que se necesita determinar de forma precisa las condiciones que se requieren representar tales como cantidad de frenados, acelerones, desaceleradas, trayectos largos, etc. Como podrás imaginar, cambia mucho manejar un vehículo a las 4 de la madrugada que a la hora pico, así como las rutas que se sigan dependiendo si son urbanas o autopistas. Así mismo, otros factores determinantes son el tipo de vehículo, la edad del conductor y las actividades que realiza, por ejemplo, un ama de casa tendrá una rutina muy diferente a la de un profesionista joven.
Tales estudios han sido realizados por varias agencias se encuentran en bases públicas como la Environment Protection Agency (EPA, http://www.epa.gov/), California Air Resource Board, Research Transportation Institute (http://www.arb.ca.gov/homepage.htm) y Diesel Net Emissions Standards (https://www.dieselnet.com/standards/), etc. Las bases de datos de dichas agencias son ejemplos de ciclos de manejo o conducción.
Por otro lado, una vez que se tiene ya un ciclo de manejo representativo, las variables más importantes que se miden en un análisis para determinar torque, potencia y energía que sale de las ruedas wheels to miles son velocidad, velocidad promedio, aceleración, fuerzas tractiva promedio y energía total. Sin embargo, para poder determinarlas propiamente se deben seguir algunos pasos:
Explicación
11.1 Ecuaciones de movimiento y diagrama de cuerpo libre
En la figura se muestra el diagrama de cuerpo libre general interviniendo la fuerza aerodinámica (FA), las de resistencia al rodamiento (Rr) y las fuerzas tractivas. Dado que en la mayoría de los casos el automóvil circula a nivel (sin inclinaciones), por el momento las fuerzas de gravedad serán excluidas del análisis. El diagrama de cuerpo libre se muestra en la figura 1.
Figura 1. Diagrama de cuerpo libre de automóvil a nivel.
Donde:
Ftf : Fuerzas tractivas delanteras
Ftr : Fuerza tractiva traseras
Rrf : Fuerzas de resistencia al rodamiento delanteras
Rrr : Fuerzas de resistencia al rodamiento traseras
FA : Fuerza de resistencia aerodinámica
m : Masa total del vehículo
a : Aceleración
I1 : Distancia del eje delantero al centro de gravedad
I2 : Distancia del eje trasero al centro de gravedad
Considerando la segunda Ley de Newton:
Considerando las fuerzas de rodamiento y tractivas como totales la ecuación se reduce a:
11.2 Modos de operación
Se puede observar del lado derecho de la ecuación que la aceleración corresponde a un cambio de velocidad en un determinado tiempo. Este razonamiento es el que se conservará para obtener las aceleraciones instante a instante cuando se tiene un ciclo de manejo. La ecuación se presenta de la siguiente manera:
Donde:
Vi : Velocidad en el instante presente
Vi+1 : Velocidad en el instante posterior
Dado que en un ciclo de conducción habrá situaciones diversas donde se incrementa/mantiene/disminuye la velocidad, es de suma utilidad obtener las velocidades promedio en cada período de instantes [Vi, Vi+1] considerando las velocidades instantáneas proporcionadas como sigue:
Una vez obtenida la velocidad promedio, se puede estimar la distancia recorrida en dicho instante de tiempo multiplicando la velocidad promedio por el tiempo que dura el intervalo.
Donde X es la distancia recorrida en dicho momento. Por último, para obtener la distancia total obtenida a lo largo de todo el ciclo de manejo, se suman todas y cada una de las distancias correspondientes a todos los instantes de tiempo.
Cierre
En este tema sólo se cubrió el primer paso.
Glosario
FTP : Federal Test Procedure.
Checkpoint
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Referencias