Ciclos

Voy a seguir hablando de automoción, viendo que el tema de las emisiones/consumos interesa y preocupa (y me alegro), y ya lo dejo por una temporada para pasar a la costumbre de este blog, que es hablar de lo que no sé (economía, religión, política…), que es mucho más divertido, qué duda cabe. 🙂

En pasadas entradas toqué el tema tangencialmente, pero creo que es conveniente centrarnos en el tema de los ciclos normalizados de homologación. Vamos a ponernos con el ciclo europeo, el NEDC. ¿Cómo se desarrolla? En éste enlace nos lo cuentan muy bien, básicamente se trata de subir el coche a unos rodillos que simulan la inercia del mismo (oposición que ejerce toda masa a que varíen su movimiento). Entonces, se sigue un ciclo cuyo perfil ya os adelanté:

El primer bloque es el ciclo urbano (de donde salen los consumos urbanos, como os habréis figurado) y, el segundo, el de carretera. La descripción está en el anterior enlace o, una más detallada, en la propia wiki. Pero vamos, viendo el gráfico es perfectamente entendible. Os copio sólo el primer «pico»:

Se arranca el coche y se deja 11 segundos al ralentí (6s en punto muerto, y a continuación otros 5s con la primera puesta y desembragado). Entonces, se embraga y se acelera suavemente hasta 15km/h. Esta aceleración debe ser uniforme y durar 4 segundos. Se mantienen los 15km/h durante 8 segundos, y volvemos a reducir la velocidad hasta pararlo en 3 segundos. Lo dejamos al ralentí 21 segundos…

Bueno, creo que no hace falta que continúe, podéis ir siguiéndolo en el gráfico.

Vamos a lo interesante. Fijaos en las aceleraciones que nos demandan: de 0 a 15km/h en 4 segundos. De 0 a 32km/h en 12 segundos. De 0 a 50km/h en 26s. Y ahora ya en el ciclo de carretera: de 0 a 70km/h en 41 segundos, de 70km/h a 100km/h en 35s…

¿Qué se me viene a la cabeza cuando veo ésto? Os explico cómo funciona el cerebro desequilibrado de un motero carbonilla. Antes hacía referencia a mi moto viejilla. Pero tengo otra, algo más nueva. Se lo explicaba a una amiga para que entendiera los parámetros en los que se mueven este tipo de artilugios (y para excitar su reprobación, cosa que me encanta, para qué engañarnos). Estirando hasta el corte la primera tan larga (circuitera) que le han metido, superarías la velocidad legal de autopista. Luego quedan la 2ª, la 3ª, la 4ª, la 5ª y la 6ª para algo que ya no es ilegal, sino lo siguiente.

Pues la cuestión es que este monstruo (hasta las 8.000rpm es una moto muy potente, a partir de ahí es como montar a lomos del mismísimo diablo), que pasa de 0 a 200km/h en 8 segundos, para ser homologado, tuvo que pasar el mismo ciclo que acabamos de ver. Es decir, acelerar de 0 a 70km/h en 41s.

Para comprender mejor el rango de cifras, lo expresaré como se deben expresar las aceleraciones, en sus unidades naturales.
De 0 a 15km/h en 4s: 1,04m/s² (y es la aceleración más dura de toda la prueba)
De 0 a 32km/h en 12s: 0,74m/s²
De 0 a 50km/h en 26s: 0,53m/s²
De 0 a 70km/h en 41s: 0,47m/s²
De 70 a 100km/h en 35s: 0,23m/s²

Comparadlo con la aceleración que puede lograr una moto R (que te R):
De 0 a 100km/h en 3,5s: 7,93m/s²
De 0 a 200km/h en 8s: 6,94m/s²
Es decir, aceleraciones que ya empiezan a estar próximas a la de un objeto en caída libre (g=9,8066m/s² al nivel del mar)

Vale, de acuerdo, los moteros somos unos descerebrados, no lo niego 🙂 . Vamos a ver las capacidades máximas de aceleración de las latas. Y no tomo como ejemplo un superdeportivo, sino el coche más vendido en España en 2014, un Mégane, y no precisamente la versión más potente sino la más popular, el dci de 95CV:
De 0 a 100km/h en 12,3s: 2,26m/s²

¿Aún os parece mucho cochazo? Venga, pues cojamos uno de los coches más baratujos que se comercializan, el más proleta de los coches, un Sandero Base 1.2 (estupendo coche, por cierto):
De 0 a 100km/h en 14,5s: 1,92m/s²

Venga, os traigo una furgona, una Vito:
De 0 a 100km/h en 13,8s: 2,01m/s²

Ya sé lo que estáis pensando, que estoy dando los datos de la aceleración máxima de que son capaces esos vehículos. Muy cierto, y no sería necesario ensayar los vehículos a tanta solicitación, pues sólo en momentos muy puntuales (un adelantamiento ajustado…) demandamos toda la potencia disponible del vehículo para acelerar.

Pero mirad de nuevo las cifras del ciclo normalizado.

Por ejemplo, la salida de un semáforo. Haced la prueba, la próxima vez que salgáis de un semáforo, acelerad tan lentamente que tardéis 26 segundos en coger de nuevo los 50km/h. ¿Aún no os han pitado? Hacedlo un par de semáforos más, tomad una libreta y anotad los comentarios que os dirigen los otros conductores.

O en el ciclo extraurbano. De nuevo, haced la prueba. Salís de una intersección y tardad 41 segundos en poneros a 70km/h. Mejor, no hagáis la prueba, porque puede venir un camión y acabar incrustados en su morro.

¿Y cómo simula el ciclo un adelantamiento? El próximo adelantamiento que hagáis, será esperando esos 35s para pasar de 70 a 100km/h. Más de medio minuto por el carril contrario. Probad a contar mentalmente esos 35 segundos. Definitivamente, mejor que no conduzcáis así. Son aceleraciones taaaaaaaan suaves que, realmente, no se dan en el uso normal de un vehículo. De hecho, resulta hasta complicado acelerar tan poco. Probadlo, ya veréis cómo no es nada fácil acelerar de forma constante de 0 a 50km/h en 26 segundos.

Conclusión: el ensayo normalizado no es significativo. No reproduce las condiciones normales de conducción, que no es acelerar haciendo rechinar las ruedas, como tampoco lo son esas aceleraciones tan extremadamente suaves.

Y vamos a lo interesante:
¿Cuáles son las consecuencias de un ciclo de homologación tan poco exigente? Muchas, muchísimas. Recordemos que de este ensayo salen los datos de emisiones y consumo oficiales. Por ejemplo, de la cifra de emisiones de CO2 (casi linealmente proporcional al consumo) se obtiene el tipo del Impuesto de Circulación, absolutamente determinante en su éxito comercial.

Para empezar, los datos de contaminantes y consumo obtenido a partir de un ciclo tan suave, van a ser muy bajos. Javier me criticó, y con razón ¿qué son condiciones reales? ¿dónde viene descrito ese ciclo? Ciertamente, la legislación determina un nivel de emisiones siguiendo un ciclo determinado. Y los fabricantes se ajustan milimétricamente a la letra de la ley y optimizan sus vehículos para ese ciclo determinado. Para otro ensayo, las cifras de referencia en consumo y emisiones, habrán de ser otras. Esto es evidente.

Por ejemplo, ensayamos la dureza de un acero, y en el ensayo de Brinell nos da 466HB. Probamos su dureza en el de Vickers y nos da… ¡490HV! Cómo es posible! Nos están engañando! No, simplemente son ensayos distintos (en un caso el durómetro tiene forma esférica, y en otro, cónica; están cargados con distintos pesos), lo ridículo sería esperar los mismos resultados. Y, para poder comparar entre materiales, debemos designar, junto con el número de dureza, el ensayo con el que lo hemos obtenido. De otra forma, es una cifra sin ningún significado. Hasta aquí, Javier tiene toda la razón, y lo sabe.

Ahora bien. Según el material a ensayar, será más revelador, esto es, cuantificará mejor la propiedad a ensayar (en este caso, la dureza), emplear el método Brinell, el de Vickers, el de Rockwell, cada uno de ellos con sus variantes. Y aquí es la crítica que yo le hago al ciclo de homologación (el europeo, el NEDC, como también el FTP usamericano, que es análogo, quizá algo más severo): no son significativos.

Expresado de forma coloquial: ¿a mí qué demonios me importa cómo se comporta un motor, en unas circunstancias en las que no va a ser utilizado? La cuestión es que, al ser el ensayo con fuerza legal, los constructores vuelcan sus esfuerzos en salir retratados en una foto de primera comunión, con un traje de marinerito que el puto niño sólo se va a poner ese día. Esto es, procurarán bajar al máximo las emisiones y consumos en las circunstancias que modeliza el ensayo (con más o menos trucos), quedando a su libre albedrío, sin cubrir por ninguna prueba, sin controlar, el resto de condiciones que serán, a la postre, en las que se mueva el motor en la mayor parte de su mecánica existencia.

Vamos a ser aún más gráficos. Éstas son las curvas de potencia y par (la primera se saca a partir de la segunda, multiplicando por el régimen) del motor maldito, el matabebés, como un cretino dejó escrito en los comentarios: un 2.0 TDI EA189, en su versión de 140CV:

Para pasar la prueba de homologación, jamás el motor deberá girar a más de…pongamos unas 1.500 rev*min⁻¹ (vale, rpm, pero que conste que la notación normalizada es la anterior). Si pisas más el acelerador, el motor entrega más potencia y te sales de la prueba (acelerarías más de lo establecido). Es decir, estamos ensayando el motor en una banda de revoluciones que va desde el ralentí (unas 800rpm) hasta las 1.500rpm. Es decir, estamos dejando de examinar el motor en el resto de regímenes de giro, esto es, desde las 1.500rpm hasta las 4.300rpm en que actúa el limitador y corta la inyección. ES DECIR, rehusamos ensayar el motor en las 4/5 partes de su banda de revoluciones.

De hecho, estamos dejando fuera de la zona de inspección el intervalo principal de uso del motor, que es la meseta que presenta la curva de par entre las 1.700 y las 2.800rpm. Un buen conductor procurará llevar el motor en esa zona, pues es donde más eficientes son las combustiones. De hecho, llevarlo tan bajo de vueltas como las 1.500rpm del ciclo no sólo es anormal, sino dañino: provoca la creación de depósitos carbonosos en el motor, ya que la baja turbulencia generada en el colector de admisión por la aspiración del pistón (swirl) no permite realizar una mezcla homogénea y no todo el combustible acaba de quemarse.

Pero volvamos a la gráfica. ¿Qué hay después de las 1.500rpm? El ensayo ni se entera. Ya podría haber un error de diseño que hiciera explotar en mil pedazos el motor al llegar a las 2.000rpm, que pasaría el ciclo de homologación. Podría contaminar con un Prestige abierto en dos, tragar más combustible que un dromedario el agua de un oasis, que nada de eso saldría reflejado en los datos oficiales.

¿Es que las marcas engañan? Realmente no, ellas cumplen lo que se les pide. Tampoco tienen culpa de que el examen sea tan ridículo (bueno, si la tienen, porque si existe desde hace décadas este benévolo ensayo es por su poderosa capacidad de cabildeo, su influencia política para no ser examinadas de forma más rigurosa).

Luego la solución pasa por hacer un examen más complejo. Existe el ciclo WLTP (con tres versiones para vehículos de diferente relación masa/potencia, más otras dos para motocicletas -WMTC- y camiones -WHDC-). Aquí tenéis un ensayo del ICCT al respecto.

Pero en mi opinión, el ensayo más realista es sacar el coche a la calle y rodar varios miles de kilómetros con él en variadas circunstancias (es una homologación de un vehículo del que se van a vender miles de unidades que recorrerán cientos de millones de kilómetros, creo que la causa lo vale). Por supuesto, se plantea un tema de reproducibilidad de las condiciones y comparabilidad entre varias pruebas. Ciertamente, supone un reto estadístico; pero, como pudimos leer en este otro ensayo, no es una barrera insalvable. Lo solucionan creando «ventanas» en las que las circunstancias de conducción son comparables (aceleración, gradiente de la carretera, temperatura del refrigerante…), y estableciendo entonces sí comparación entre esas «ventanas». Podrá haber métodos estadísticos aún más avanzados, modelos matemáticos para hacer comparables los resultados. Por supuesto, con una aproximación que nunca será tan rígida como ofrecer una cifra exacta en un ensayo de laboratorio totalmente determinado; pero esos resultados * serán mucho más significativos y representativos que una cifra concreta en cualquier ciclo estandarizado que ideemos.

*: uso el plural porque no hay un solo resultado, sino un abanico de cifras que pueden mostrar que un motor se comporta bien en general, pero tiene un problema particular, por ejemplo, en el arranque en frío, o en las pendientes pronunciadas… Se podría entonces obligar al constructor a solventar ese problema puntual y volver a presentarlo a homologación.

¿Cuáles son las consecuencias de seguir limitando la homologación a ensayos en laboratorio? Pues que se introducen sesgos legales que favorecen a unos vehículos sobre otros. Por ejemplo, la más importante. Un ensayo en banco no simula el gradiente (la pendiente) de la vía, favoreciendo el resultado de los vehículos más pesados y voluminosos (que, en condiciones reales, sí que tienen que inyectar más para subir una pendiente que el mismo motor montado en un vehículo más ligero y con menor sección y coeficiente aerodinámico).

También la industria ha desarrollado tecnologías, especializándose en sacar buena nota en los ciclos normalizados, aunque luego reporten poco beneficio a sus usuarios. Por ejemplo, el Start&Stop. Como podéis ver, en el ciclo de homologación hay bastantes acontecimientos en los que el vehículo está detenido, al ralentí. Una forma de reducir el consumo y las emisiones es, directamente, apagar el motor en esos tramos del ciclo. Realmente, ésta es una estratagema que también reduce el consumo/emisiones en la vida real, en un semáforo, en un atasco. Ahora bien ¿a qué precio? Cuando el motor se para, se detiene también la circulación de aceite en el motor. El aceite entonces empieza a descender por gravedad hacia el cárter desde las zonas más altas (culata). En sólo unos segundos, no da tiempo a que se rompa la película de aceite (no es como un arranque en frío, sin duda) pero, desde luego, la lubricación no es la adecuada durante unos instantes hasta que el sistema de lubricación vuelve a coger presión. Una vez, la diferencia es mínima. Pero una secuencia de parones y arranques que se dan con este sistema en circunstancias de tráfico denso, una retención, un semáforo, acorta sin duda la vida del motor.

Todo, por no reconocer simplemente que ni las bicicletas son sólo para el verano, ni los coches son para las ciudades. No podemos convivir personas y motores de combustión interna en un mismo espacio, igual que a nadie se le ocurre tener un cocodrilo de mascota suelto por la casa.

Pero quizá me quedan los dos ingenios o adaptaciones a la norma más bizarras.

El primero, los híbridos. Vehículos que salen muy beneficiados del ensayo en laboratorio, ya que se les permite ir a examen con las baterías cargadas. En un ensayo tan breve, buena parte del ciclo lo realizan sin ni siquiera arrancar el motor térmico, por lo tanto no consumen ni contaminan nada (eso sí, tampoco se les imputan las emisiones que comporta producir esa electricidad que han cargado). Además, las suaves pendientes de las curvas de deceleración son perfectas para recuperar energía sin disiparla con el uso de los frenos. Así, los híbridos salen con unas notas de homologación excelentes que, luego, distan un mundo de las cifras de consumo (y, por lo tanto, de emisiones) que obtienen sus propietarios.
¿Por qué? Primero, porque si el híbrido no es enchufable, jamás saldremos de casa con la batería cargada. Y siéndolo, esta energía sólo nos durará unos cuantos kilómetros. Luego, la única energía para seguir impulsando el vehículo será la química del combustible, usando eso sí la retención del motor para el freno regenerativo y disponer de esa energía extra en la próxima aceleración. A la postre, un vehículo híbrido acaba consumiendo como un diesel en ciudad, y poco menos que un gasolina convencional en carretera. El sobrepeso de los dos sistemas acaba compensando la eficiencia de funcionar según un ciclo Atkinson, más eficiente.

Al final, se trata de la respuesta de las marcas para dar satisfacción de forma legal al empeño del mendrugo hispánico de entrar en la ciudad, y hacerlo con un coche grandón según dictan los cánones de la moda (impuesta precisamente por las marcas, para su mayor gloria y beneficio). El beneficio en reducción de consumo que se consigue con un híbrido, se consigue con un diseño más limpio y elegante, reduciendo la masa y cuidando la aerodinámica del vehículo.

De nuevo, la opción más inteligente para moverse por la ciudad no es comprarse un híbrido, sino una bicicleta. O usar el transporte público.

Por último, el último engendro que jamás entenderé, y que marca una gran diferencia entre los resultados de ciclos homologados y el mundo real es el DPF (el filto antipartículas, aquí lo conocemos más como FAP). En teoría es un catalizador para terminar la combustión de esos inquemados fuera del motor. En realidad, es un depósito de hollín para permitir pasar con sobresaliente el ciclo de homologación (porque el coche que presentan tiene el filtro aún vacío) para luego, descargar toda la basura de golpe cuando se colmata. Me explico, el DPF para funcionar (igual que el SCR y el LNT) necesita alcanzar una cierta temperatura. La cuestión es que en ciudad, precisamente para lo que está pensado este sistema, los gases de escape no logran alcanzar las temperaturas requeridas para que la reacción se concluya (de combustión de las partículas y reacción del NOx con el NH3). ¿Y entonces? Y entonces, se acumulan estos contaminantes esperando a que, en algún momento, llegues a esa temperatura. Y si no llegas y el filtro se colmata, el vehículo fuerza un ciclo de regeneración, subiendo la temperatura en el colector de escape mediante la post-inyección. ¿Qué es la post-inyección? Significa inyectar gasóleo cuando las válvulas de escape están ya abiertas (Renault usaba en alguno de sus modelos un quinto inyector en el colector de escape, creo que ya ha abandonado este sistema), para que este gasóleo salga del motor sin quemar y arda al tocar el ardiente escape, subiendo artificialmente la temperatura y limpiando los filtros. Mientras dura este ciclo, el consumo del coche se dispara y, si miramos por el retrovisor, obsequiamos al conductor que nos sigue con una bonita humareda. Pero nada de esto sale reflejado en las breves pruebas de banco, y por eso se necesita una toma de datos dinámica en circunstancias de conducción real.

Por cierto, y ya para acabar. Que sepáis que ese parte de ese gasóleo sin quemar no todo sale por el colector de escape, sino que parte moja las paredes del cilindro y escurre, limpiando la película de aceite que separa los segmentos de la camisa y aumentando, de esta forma, el desgaste del motor. Por si fuera poco, una vez pasados los segmentos, este gasóleo se une al circuito de aceite, diluyéndolo y deteriorando sus propiedades, además de subiendo el nivel de aceite. Es por ello que los nuevos motores «fapeados» deben usar un tipo de aceite concreto, que resiste esta agresión del gasóleo, y se aconseja mirar asiduamente el nivel porque puede subir por encima del máximo, debido a estos aportes de gasóleo, lo cual es tan peligroso para la integridad del motor como que baje del mínimo.

En suma, apaños al motor para conseguir una coexistencia entre motores y personas que está condenada a fracasar. Cuanto antes lo reconozcamos, antes podremos disfrutar de una mejor vida tanto nosotros, como los motores. 🙂

Empeñarse en seguir permitiendo el acceso a las ciudades en vehículos particulares no sólo es una alternativa que pone en riesgo la salud de los que en ella habitamos, es que también es una forma de dilapidar tiempo y paciencia en atascos, presupuestos en adecuar las vías a esas aglomeraciones y despilfarrar un petróleo que nos sale muy caro importar. No en vano es la energía la principal partida que tumba nuestra balanza comercial, amén de los fines criminales que se le pueden dar ese torrente de dólares que destinamos para abastecernos de crudo.

Para los movimientos pendulares, transporte público. Y, para los trayectos ocasionales en ámbito extraurbano, mucho más difíciles de cubrir en transporte público, ahí sí que tiene su lugar el vehículo privado. Vehículos funcionales, mucho más dinámicos que los actuales paquebotes que nos endosa la industria, y sin tantos engendros tecnológicos que arruinan su eficiencia y engordan la factura.

Bienvenidos sean los motores de combustión interna en los espacios abiertos, donde no tiene sentido llevar la reducción de las PM, los NOx o los THC más allá de la propia combustión eficiente de un motor bien calibrado. Y centrar la reducción de emisiones en el CO2 (ergo, de consumo), este sí peligroso no por su toxicidad para el ser humano (es completamente inocuo) sino para el clima, independientemente del medio donde sea generado.