La combinación sinérgica híbrido - ultraligero

Un vehículo híbrido ultraligero se diseña combinando una importante reducción en el peso y en la resistencia aerodinámica, con un sistema de propulsión híbrido-eléctrico, además de otras propiedades que le permiten conseguir una muy alta eficiencia con muy bajas emisiones. Este tipo de vehículos, actualmente en fase de diseño y experimentación, serán lanzados al mercado en pocos años.

El consumo de combustible de un automóvil actual puede ser disminuido sensiblemente mejorando el coeficiente aerodinámico y la resistencia a la rodadura de los neumáticos, reduciendo tanto el propio peso como las perdidas generadas en el grupo propulsor (embrague, caja de cambios, diferencial, juntas homocinéticas), la energía que se desperdicia en el frenado, así como el consumo cada vez mayor de los equipos auxiliares.

Aunque en los automóviles actuales se ha conseguido un buen diseño aerodinámico, este puede ser aún bastante mejorado, fundamentalmente alisando los bajos, aunque también se puede actuar en las tomas de aire, marcos de ventanas y parabrisas, la parte trasera, la suspensión y los cubos de las ruedas. La mayor parte de la reducción del arrastre de aire podrá conseguirse haciendo que el diseño del automóvil sea globalmente aerodinámico (como una aeronave). Prototipos en experimentación han conseguido ya mejorar el coeficiente aerodinámico en un 25%. A la vez, los nuevos materiales compuestos conseguirán aligerar, simplificar, y robustecer notablemente los chasis de los automóviles. En un automóvil ligero es posible montar un grupo propulsor también ligero. Con los nuevos compuestos de fibra es posible que una chapa sea más fuerte y sin embargo más delgada; lo que permite aumentar el volumen interior (útil) de un automóvil, y sin embargo disminuir el exterior (aerodinámicamente perjudicial). Una menor superficie frontal combinada con un perfil más alisado permitirá cortar mejor el aire. Todo ello hará posible disminuir hasta un tercio la resistencia aerodinámica de los automóviles actuales.

La resistencia a la rodadura calienta inútilmente tanto el neumático como la carretera. Depende esencialmente del peso del automóvil y del tipo y dimensiones de los neumáticos. También se ve afectada por la resistencia pasiva de los frenos, y por la fricción interna en los rodamientos. Además de reducir el peso total del vehículo, hoy por hoy es posible montar neumáticos más eficientes, rodamientos de menor fricción y frenos sin resistencia pasiva. Desde la década de los 70 hasta hoy los neumáticos radiales han reducido a la mitad la energía derrochada en resistencia a la rodadura. En los híbridos ultraligeros se espera reducir más de un 50% la resistencia actual.

Suprimiendo 100 kilos de peso en la estructura del automóvil, podremos reducir finalmente una masa total de 150 kilos en todo el vehículo, porque entonces tanto su suspensión, como grupo propulsor pueden ser más ligeros. En un ultraligero, dado su diseño simple e integrado, puede quintuplicarse esta reducción, teniendo en cuenta que no necesita ya los servos, el sistema de refrigeración, y muchos de los engranajes y sistemas ahora normales. La tecnología necesaria para capturar estas sinérgias ya existe. Actualmente los constructores cuidan muy poco la carga que supone tanto el grupo propulsor como los accesorios. En los automóviles actuales, los enormes y mastodónticos grupos propulsores todavía suponen por encima del 25% del peso total del vehículo. Esto es debido al poco empeño que se pone en su rediseño y simplificación. El enorme complejo de acoplamientos, engranajes y juntas homocinéticas suponen una sustancial perdida de rendimiento, además de contribuir notablemente al sobrepeso del vehículo. Idear y construir motores y grupos simplificados, un 50% más ligeros y más eficientes es otro desafío en los híbridos ultraligeros.

Ciertos accesorios como los climatizadores, servos, calentadores, iluminación, etc consumen una parte importante de la potencia generada por el motor. Dados los bajos requerimientos de potencia que tendrán los híbridos ultraligeros, este tipo de cargas pueden ser una parte importante de la potencia total requerida. Se ha demostrado que estos dispositivos pueden funcionar satisfactoriamente con tan solo ¼ parte de su consumo actual, usando tecnologías hoy disponibles y procediendo a su total integración

Lejos de rediseñar uno por uno de estos dispositivos, en el híbrido ultraligero debe implantarse un concepto totalmente revolucionario en el diseño del vehículo, en el que se combinen las piezas en materiales ultraligeros (compuestos de fibra y cerámicos), el diseño aerodinámico global, una propulsión simplificada híbrido-eléctrica, neumáticos más estrechos y de baja resistencia a la rodadura, y la integración de accesorios eficientes. Con todas estas características será posible lograr una importante sinergia que multiplique el ahorro de combustible y suprima las desventajas individuales.

Sustituyendo el grupo propulsor de un automóvil ordinario por una unidad híbrida eléctrica se aumenta su eficiencia entre un 30% y un 50%. Transformando un automóvil ordinario en ultraligero, se dobla aproximadamente su eficiencia. Combinando ambas tecnologías será posible aumentar su eficiencia hasta aproximadamente diez veces. Como en un ultraligero se suprimen muchos pesos compuestos, necesita mucha menos energía para su desplazamiento, y pierde muy poca energía irrecuperable en la fricción con el aire y la carretera. Además, la unidad híbrido-eléctrica se encarga de recuperar la mayor parte de la energía de su inercia en el frenado.

Realizando ligeras modificaciones en los pequeños motores de gasolina que se montan en embarcaciones fuera borda o scuters se ha llegado a mejorar su eficiencia en más de un 30 por ciento. En los Diesel se ha conseguido aumentar esta eficiencia en un 40%-50% (56% en pruebas experimentales de laboratorio). Tecnologías emergentes en nuevos y revolucionarios motores de combustión interna deben elevar esta eficiencia radicalmente.

Los híbridos ultraligeros cuentan con las ventajas de los automóviles eléctricos movidos por baterías, pero sin tener que arrastrar el lastre que suponen los pesados y costosos paquetes de baterías, de corta autonomía y escasa vida útil. Actualmente varios fabricantes de automóviles y diseñadores independientes han construido ya automóviles experimentales que son ultraligeros o híbrido – eléctricos, pero muy pocas veces una combinación sinérgica de ambos. Los escasos ensayos realizados con prototipos híbridos ultraligeros han demostrado que podrán ser competitivos con los automóviles convencionales tanto en precio como en prestaciones, si son fabricados en grandes series.

En un futuro próximo con seguridad estos vehículos estarán comprendidos dentro de los del tipo ZEV (Zero Emission Vehicle), por lo que se espera que su potencial de ventas sea extraordinario.

Antonio Sánchez 1.999

LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS EN AUTOMOCIÓN:
EL PROGRAMA PNGV
COMPUESTOS DE FIBRA Y MATERIALES CERÁMICOS
MOTORES DE PILA DE COMBUSTIBLE
LA NUEVA INYECCIÓN DIRECTA EN LOS MOTORES DIESEL
VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL AUTOMÓVIL ELÉCTRICO MOVIDO POR BATERÍAS (BEV)
EL VEHÍCULO HÍBRIDO ELÉCTRICO (HEV)
EL AUTOMÓVIL ULTRALIGERO

MOTORES:
UN POCO DE HISTORIA
EL MOTOR WANKEL Y EL DE PISTON
MOTORES ROTATIVOS EN EXPERIMENTACION
ULTIMOS AVANCES
UNA FORMA RADICAL DE QUEMAR
NUEVOS REVESTIMIENTOS
NUEVAS TÉCNICAS DE IGNICIÓN
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FUTURAS FUENTES DE ENERGÍA