Aerodinámica: menos consumo y menos emisiones.

El menor consumo de combustible posible, y por lo tanto un mejor comportamiento en el apartado de las emisiones de gases contaminante, dos factores que siempre están buscando los ingenieros y diseñadores automotrices al pensar y desarrollar un nuevo carro.

Rendimiento y sostenibilidad ambiental una fórmula ideal que depende de varios factores, y uno de ellos que está ligado a la concepción misma del carro desde la mesa de dibujo de los diseñadores es su coeficiente aerodinámico. ¿Pero de que se trata este concepto, y por qué es importante para hacer carros que contribuyan a la sostenibilidad?

Se puede definir el coeficiente aerodinámico como la medida que determina que tanta resistencia al viento tiene un objeto que se mueve en un entorno con aire y como penetra en el a medida que avanza en su recorrido. A medida que avanza el auto por la vía su contacto con el aire genera una diferencia de presión entre la parte delantera del carro y su parte posterior en donde se genera un efecto de succión que es proporcional a la velocidad de desplazamiento

Este coeficiente aerodinámico, que se identifica como Cx, esta medido en un indicador que va de 0 a 1. Mientras más cerca de 0 se encuentre, significa que el vehículo tiene una menor resistencia al aire y su rodaje será mucho más eficiente, con menor uso de combustible o energía y, para el caso de los vehículos a combustión menos emisiones. En la actualidad el indicador Cx promedio en la industria automotriz se encuentra entre Cx 0.25 y Cx 0.40

Como señalábamos antes, desde el diseño mismo se piensa en la forma más eficiente que sea viable para darle al vehículo el mejor eficiente aerodinámico posible. En este trabajo el equipo que concibe el vehículo piensa en varios elementos que le dan forma al carro y que deben resolver para que su resistencia al viento se ala menor. Entre ellas se cuentan

La forma general del carro: se busca que esta sea la más fluida posible a partir de líneas suaves. Una inclinación adecuada del parabrisas aporta su valor para lograr el objetivo, también la presencia de bordes afilados, diseño e inclinación del techo del carro y soluciones como las propuestas en algunos diseños de vehículos de elementos como manijas de las puertas ocultas. Todo aquello que facilite un paso del aire sin obstáculos por la superficie del carro de adopta para mejorar este indicador.

Accesorios: además de concebir una forma general del vehículo que brinde las mejores condiciones para que el aire circule alrededor de su entorno de manera fluida, los diseñadores también piensan en elementos que complementan ese diseño, por ejemplo los espejos retrovisores o el dispositivo que puede servir de antena. Sus formas buscan mitigar al máximo la formación de turbulencias en el flujo del aire que podrían crear una mayor resistencia aerodinámica y por lo tanto afectar la eficiencia de consumo de combustible.

Elementos aerodinámicos de apoyo: si bien un vehículo de calle no es un carro de fórmula 1 si pueden tener elementos provenientes de esa disciplina deportiva que ayudan a mejorar sus condiciones aerodinámicas, por ejemplo alerones o difusores que dirigen de mejor forma el flujo alrededor del auto permitiendo una penetración más fluida en la corriente de aire y lograr avanzar con un menor esfuerzo de la máquina.

Área frontal: otro elemento que se tiene en cuenta desde de la mesa de diseño para alcanzar alta eficiencia aerodinámica es la conformación de la parte frontal del carro. Esta debe ser lo más pequeña posible para que el coeficiente de penetración permanezca en indicadores bajos.

En la actualidad el coche con menor coeficiente aerodinámica es el XPeng Mona M03, desarrollado por la firma china XPeng Motors y que tiene un Cx de 0.194. Se trata de un modelo eléctrico y con una autonomía un poco por encima de los 500 kilómetros por carga.

Combustibles sintéticos, ¿una nueva y larga vida a los motores de combustión?

Hace algunos días en esta columna de Autotest hablábamos de como la industria automotriz no es una recién llegada al tema de la sostenibilidad. Por el contrario, desde hace mucho tiempo trabaja en la investigación y desarrollo de sistemas y tecnologías que permitan a los vehículos ser mucho más amigables con el medio ambiente, desde su fabricación, su operación e incluso al terminar su vida útil.

Y uno de los desarrollos que avanza de manera consistente para hacer de la industria automotriz y de la movilidad un factor que aporta a la sostenibilidad es el de los denominados combustibles sintéticos, o también conocidos como e-fuels.

Tradicionalmente el combustible para mover los carros- gasolina, diésel proviene de las diferentes etapas de refinación del petróleo. Se habla de combustibles fósiles ya que su origen se encuentra en los procesos de descomposición de diferentes organismos vivos que en u proceso de millones de años se han transformado para dar paso al petróleo que tras un proceso de extracción en tierra o del fondo del mar se refina y convierte en diferentes tipos de combustible o materia prima para industria como la petroquímica.

Sin embargo durante años se ha considerado que estos procesos de extracción y luego su uso como combustible, y especialmente en la movilidad, son una alta fuente de contaminación

Es por esto por lo que la industria automotriz y la industria petrolera buscan alternativas para desarrollar fuentes de energía que sean consideradas amigables con el ecosistema. Es ahí donde surgen los combustibles sintéticos. Este es un tipo de combustible que se obtiene de la combinación de hidrógeno- obtenido del agua a través de hidrólisis generada con fuentes renovables de energía- con dióxido de carbono y que también pueden obtenerse de fuentes a partir de desechos (biomasa).

Para su obtención, la industria petroquímica emplea técnicas como el denominado proceso Fischer-Tropsch, que a partir de la oxidación del carbón en presencia de vapor de agua a alta temperatura permite obtener hidrógeno y monóxido de carbono que luego con ayuda de catalizadores, calor y alta presión se transforma en hidrocarburos

Pero ¿son viables los combustibles sintéticos para operar en los vehículos que actualmente ruedan por nuestras vías? Hablamos, por supuesto de los vehículos modernos. La respuesta es sí. Los combustibles sintéticos ofrecen todas las condiciones para trabajar con las tecnologías y los sistemas de alimentación, y distribución de combustible con que cuentan los carros modernos, y también brindan eficiencia similar a la de los combustibles fósiles. Cuentan con una densidad energética muy parecida y por eso son óptimos para trabajar en condiciones autonomía y alta carga energética. Además como lo señalamos, los motores actuales con sus sistemas de inyección pueden trabajar con este tipo de combustibles, quizá algunos requerirán unos pequeños ajustes, pero su funcionamiento es compatible con los bloques actuales, es decir que un proceso de transición a energías o combustibles más limpios también será menos costoso al no requerir cambio de equipos o modificaciones profundas.

Aún no se puede hablar de una utilización masiva de este tipo de combustibles porque, como sucede con todas las innovaciones, su costo de producción y por lo tanto su valor final es aún alto, pero se avanza de manera acelerada en el desarrollo de nuevos procesos, más eficientes desde lo económico, que permitirán en el mediano plazo llevar el costo de este tipo de combustibles a valores muy similares al costo de cargar el auto con combustible fósil actual.

La apuesta de las automotrices por este tipo de combustible es seria. Ya, por ejemplo, Porsche montó una planta de producción piloto en Chile, y plantea otra similar en Texas, Estados Unidos, para los próximos dos años.

Otra firma que apunta hacia esta tecnología es Mazda, que hace parte de la Alianza E-Fuel, con otras 170 empresas que avanzan en la investigación y desarrollo de combustibles sintéticos. Audi es otra de las automotrices que ve una posibilidad para este tipo de tecnologías como una forma de continuar produciendo motores térmicos que puedan ser compatibles con la preservación del medio ambiente.

Compara el vehiculo electrico con un equivalente de combustion.

Con la llegada masiva de nuevos vehiculos con tecnologias electricas, cada dia es mas frecuente al momento de decidir la compra de un nuevo auto, considerar la opcion de un vehiculo electrico. Sin embargo, poco conocemos de esta nueva tecnologia y muchas veces la decision esta basada en sus beneficios ambientales, los ahorros en costos de operacion ofrecidos y la autonomia. Tambien el confort y la multimedia tienen grandes adeptos que hacen que esta sea tambien un importante motivo de compra.

Con la poca informacion que recibimos y lo dificil de entender de la que aparece en los catalogos, tenemos el riesgo de una compra basada en informacion teorica que mas tarde podria no ser suficiente para las necesidades nuestras o como ocurre en muchos casos, las prestaciones del nuevo auto, estan lejanas de las ofrecidas por los motores de combustion y terminan por hacernos devolver a un auto tradicional.

El auto de combustion ha sido el compañero del ser humano en los ultimos 100 años y moldeado de muchas maneras su desenvolvimiento como sociedad. Muchos de nuestros roles funcionan alrededor del auto y va a tomar mucho tiempo para podamos desprendernos de ellos.

La forma como usamos nuestro carro hoy en dia, no podra ser modificada por la compra de un auto de nuevas tecnologias; es el nuevo auto el que debe acomodarse a nuestro estilo de vida. De no hacerlo, seguro volveremos al modo tradicional de movernos.

Para hacer una correcta seleccion, tenemos que conocer cuales son las caracteristicas tecnicas de un auto hoy en dia.

Cuando nos ofrecen un auto termico, ademas de las caracteristicas de la carroceria (sedan, SUV, campero, etc), y los elementos de seguridad y confort, siempre los fabricantes nos hablan de su maquina motriz. La potencia y el torque son elementos fundamentales que en muchos casos condicionan la compra. Con ella en muchos casos se habla en los manuales de un estimado en kilometros por galon, que nos da una idea de cuan costoso podria ser su operacion y que tan lejos podemos llegar con el auto.

Hoy en dia muchos de esos datos ya no aparecen. Por el contrario aparecen datos nuevos como la autonomia, la capacidad de la bateria, su vida estimada, y datos de potencia que no se pueden comparar con los caballos (Hp) ofrecidos en vehiculos termicos.

Vamos entonces a explicarlos para tener una idea de que pasa:

Potencia. Por ser motores electricos, miden su potencia en kilovatios (Kw), esta unidad viene de la ingenieria electrica; su equivalencia en caballos (Hp) es 1Hp=0.75Kw. Es simple: un motor electrico de 75 Kw, es equivalente a un motor termico de 100 Hp. Por consumir amperios y estos provenir de un voltaje, el resultado siempre sera kilovatios: Nada que hacer.

Torque. Este es que realmente hace la fuerza. Y en ambas tecnologias, la unidad es la misma: Newton-metro (Nm). A mayor torque, mayor capacidad de acelerar y de ascender.

Con los anteriores valores ya podremos de alguna forma comparar la nueva tecnologia con lo que hoy nos movemos: Autos de potencia y torque similares, tendran en la via comportamiento similar si pesan parecido.

Aparecen nuevos en todos los catalogos la capacidad de la bateria y la autonomia teorica. La primera siempre se da en Kw-hora. Es decir, en otras palabras, cuanta potencia en Kw es capaz de alimentar en un motor en una hora para entregar toda su carga almacenada. Haciendo cuentas, si dividimos la capacidad de la bateria por la potencia del motor, sabremos cuanto tiempo en horas estara funcionando ese auto a su maxima potencia. Casi siempre es mucho menos de una hora.

La autonomia, ademas de ser tal vez uno de los datos mas importantes al momento de decidir la compra, dado que no conseguimos energia para cargar la bateria en cada esquina, nos determinara que tan lejos podemos llegar al proximo cargador. No a nuestro destino, sino al proximo sitio de carga. Aqui hay una diferencia importante: en los termicos, la distancia no es el limite, pues siempre en el camino habra combustible. En los electricos para llegar lejos deberemos siempre tener un punto de recarga.

Ahora bien, para agregar combustible, lo unico importante es su precio y podremos en muchos casos buscar la estacion de servicio que nos lo venda un poco mas favorable. En el caso de los electricos, el tema se complica, no solo es importante el valor del Kw-hr que nos vendan, sino tambien cuanto tiempo nos tomara llenar la bateria y por tanto, cuanto nos tomara reanudar nuestro recorrido. Esto depende de dos factores: el primero obvio, de la capacidad de la bateria, que ya hablamos de ella y el segundo, de la capacidad de entrega del cargador al que nos conectamos. Un cargador de alta potencia (75 kw), nos permitira continuar en menos de una hora, pero uno residencial (7kw), tal vez nos obligue a estar conectados 8 horas para tener una carga completa. Eso sin contar, quien esta conectado antes que nosotros. Cosa que en un termico no seran mas de 5 minutos, en cualquier estacion de combustible.

Con lo anterior, encontramos que hay una interaccion importante entre la autonomia, la capacidad de la bateria, y la potencia del motor. Mientras en los termicos, si queriamos mas potencia y capacidad de respuesta, solo buscabamos mas potencia y torque. Hoy ya no es asi: mas potencia del motor, o nos da menos autonomia o nos amplia exageradamente el tiempo de carga o ambas.

Hablemos ahora de la capacidad de la bateria: En primer lugar nos va a limitar la autonomia. Pero algo que no conociamos, es que esta disminuye con el tiempo y nos reduce la autonomia inicial. En algunos casos puede no ser importante si tenemos un auto con una autonomia alta. En otro, donde tenemos automonomias cortas, como en autos pequeños o de ciudad, puede volverse un problema y hacer el auto inoperante.

Ahora bien, tampoco sabemos cual es la vida util de una bateria. Estamos acostumbrados a que la bateria de un articulo electrico dura hasta que este deja de funcionar. Esto es cierto, aun en los autos. Pero, la vida util de una bateria de un auto se cumple cuando su capacidad de almacenamiento desciende hasta el 80%. Es decir si antes le cabian 100 kw-hr, si ya recibe solo 80, la bateria debe sustituirse. Hasta ahora, las garantias del fabricante han puesto este valor como limite para cambiarla, si se llega antes de cumplirse el plazo de garantia. Despues sera a cargo del cliente.

Un vehiculo electrico con una bateria desgastada, es un vehiculo cuyo valor comercial estara gravemente afectado por el costo del reemplazo de su bateria. Estamos acostumbrados a vender autos usados con precios aun superiore al precio que se pago años atras. Con los electricos ya no sera asi.

Tambien y por ultimo, ademas de ser costosas las baterias, lo que hace que no siempre esten en el estante del distribuidor, su transporte desde sus paises de origen es demorado pues no admiten ser enviadas por avion. Siempre una sustitucion de una bateria si no se tiene en stock, tardara unos meses en estar puesta en el vehiculo.

Como conclusion varias cosas: la primera, el auto se debe ajustar a nuestro tradicional estilo de vida no al reves. La segunda, los autos usados electricos no conservaran el precio como si lo hacen los termicos. La tercera, nunca un auto electrico sera para viajes largos. Su concepto aplica para movernos en la ciudad.

Por todo esto, si va a comprar un auto electrico, hagalo con calma, con mucha investigacion y mucho analisis.

La Conducción Autónoma una realidad que avanza poco a poco.

La conducción autónoma es hoy día, junto con las innovaciones en sistemas de propulsión o fuentes de alimentación de la energía para echar a rodar el carro, como los eléctricos, los híbridos, o los combustibles sintéticos, uno de los trabajos a los que más esfuerzo y recursos les están dedicando las firmas automotrices, y que ha propiciado, además la unión con otras industrias, especialmente las relacionadas con electrónica y telecomunicaciones.

Pero ¿qué es exactamente la conducción autónoma y cómo funciona?

Cuando se habla de conducción autónoma, esta se refiere a la posibilidad que pueden tener los vehículos de desplazarse por las diferentes vías de una ciudad o una región sin que sea necesaria la presencia de un conductor al volante controlando cada movimiento que hace el carro y tomando las decisiones para facilitar un viaje tranquilo, rápido y seguro.

Para lograr esto, la ingeniería automotriz y la ingeniería informática se unen para desarrollar sistemas que   utilizan una combinación de sensores, cámaras, radares y software avanzado que le permiten a los carros detectar y analizar su entorno, tomar decisiones y ejecutar acciones de manera independiente, en las que la prioridad sea siempre la seguridad de los ocupantes del vehículo y de otros actores de la vía.

Para su desarrollo, el sistema autónomo utiliza varias tecnologías importantes y fundamentales como sensores y cámaras, que detectan obstáculos, señales de tráfico y otros vehículos. Igualmente hace uso de sistemas de Radares y LIDAR utilizados para medir distancias y crear un mapa tridimensional del entorno en el que se mueve el vehículo. También emplea algoritmos de inteligencia artificial que procesan los datos y toman decisiones en tiempo real, GPS y Mapas Digitales para facilitar la navegación y posicionamiento del vehículo.

Evolución de la Tecnología

La posibilidad de contar con carros que puedan moverse solos, sin que un conductor esté detrás del volante dirigiéndolo no es algo de actualidad reciente. Es un trabajo que lleva cerca de 50 años de investigación y experimentación por parte de diversas organizaciones. Ya en los años 80 universidades y algunas automotrices comenzaban a explorar esta opción, y sus necesidades, aún en un entorno de tecnología limitado, pero es realmente a mediados de la primera década del siglo XXI con prototipos desarrollados por firmas de tecnología como Google cuando esta posibilidad comienza a tomar más forma y hacerse un poco más tangible en las calles. Y hoy que decir con avances y productos como los robotaxis de Tesla que ya están rodando en prueba en algunas ciudades norteamericanas. Estos desarrollos han llevado  a un alto nivel de sofisticación de esta tecnología, haciendo que la meta de una conducción totalmente autónoma- algo que a los puristas del manejo no les gusta realmente mucho- este cada vez más cercana.

Esos desarrollos en la conducción sin conductor humano

Niveles de Conducción Autónoma

Actualmente, existen cinco niveles de conducción autónoma, definidos por la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE):

  • Nivel 0: Sin automatización.
  • Nivel 1: Asistencia al conductor (control de crucero adaptativo).
  • Nivel 2: Automatización parcial (Tesla Autopilot).
  • Nivel 3: Automatización condicionada (el vehículo se maneja solo en ciertas condiciones).
  • Nivel 4: Alta automatización (el vehículo puede manejarse solo en la mayoría de las condiciones).
  • Nivel 5: Automatización total (sin necesidad de intervención humana en ningún momento).

La posibilidad de contar con vehículos de autonomía total (Nivel 5) de manera cada vez más masiva se acerca, pero aún existen retos de carácter tecnológico, técnico, de infraestructura en las ciudades, legales y regulatorios y de educación a los usuarios que es necesario abordar para lograr un desarrollo y comercialización  de manera amplia de estos vehículos en las próximas décadas

Aportes a la Seguridad Vial y Movilidad Sostenible

La conducción autónoma promete varios beneficios para la seguridad vial y la movilidad sostenible:

  • Reducción de Accidentes: Los vehículos autónomos pueden reaccionar más rápido y con mayor precisión que los conductores humanos, disminuyendo el riesgo de accidentes causados por errores humanos.
  • Eficiencia en el Consumo de Combustible: La optimización en la conducción puede reducir el consumo de combustible y las emisiones de gases contaminantes.
  • Accesibilidad: Personas con discapacidades o mayores podrían acceder a su propio vehículo.
  • Descongestión del Tráfico: La comunicación entre vehículos autónomos podría hacer más fluida la circulación en las calles.

¿Nos estamos “a-Chinando”?.

El mercado automotor en el mundo está viviendo un fenómeno importante de surgimiento y consolidación de un nuevo jugador global que promete mover en los próximos años la aguja de las ventas mundiales de vehículos. Se trata de China.

Y no es que China no produjera autos antes. No. Lo que sucede es que como parte de su estrategia de desarrollo económico, el gigante asiático ha vuelto sus ojos al mundo como mercado, tras ya abastecer su entorno local, de por si gigante. Y sus factorías, con una amplia capacidad instalada y un importante desarrollo tecnológico, así como mano de obra barata, ahora quieren convertirse en jugadores de talla internacional.

Solo durante el año 2023 China exportó al mundo poco más de 4 millones de unidades de vehículos nuevos, duplicando las cifras que de carros de ese origen se habían comercializado fuera de su territorio apenas dos años atrás. El mundo en la mira. Y aunque por valor, es Europa la región que domina aún las ventas de vehículos a mercados externos (US$ 813.000 millones), China es hoy el segundo con ventas por US$170.000 millones. Y es que con unas 100 marcas nativas, la oferta es amplia y variada para satisfacer la necesidad de cualquier mercado mundial.

Una tercera parte del mercado mundial del motor, o el 33% para decirlo con las cifras de la Asociación de Vehículos de Pasajaros de China, esta en manos de productores automotrices de ese país

¿Nos impacta?

Y Latinoamérica, y entre ellos Colombia, se han convertido en un destino importante para la exportación de vehículos.

Solo en Colombia, actualmente se comercializan cerca de 18 marcas de origen chino, sin contar aquellos vehículos de marcas que tienen su origen en otra latitud, pero que fabrican algunos de los modelos que se ofrecen en Colombia en plantas de China, país en el que han desarrollado alianzas con automotrices locales.

Actualmente entre las 20 marcas de mayores ventas en el país, 4 son marcas chinas, siendo Foton la primera de ellas, seguida por BYD, JAC y JMC. Estas cuatro referencias responden hoy por cerca del 6% del mercado automotor actual. Y si se habla de vehículos eléctricos, una de las categorías fuertes para las automotrices chinas. BYD es la primera marca en ventas en Colombia

 Zeekr y GAC son las marcas que de manera más reciente anunciaron su arribo al país para competir por una tajada del pastel del mercado. Pero ya en las vitrinas y calles del país cada vez es más frecuente encontrar nombres como los cuatro ya mencionados, además de otros como Great Wall, Chery, DongFeng, Changhe, Haval, Jetour, Faw.

Pero si aún con un porcentaje de mercado que aunque pequeño viene creciendo, en Colombia la penetración de los autos chinos comienza a sentirse y evidenciarse cada vez más; otros mercados latinos viven una verdadera ebullición. México es un ejemplo de ello.

En el país azteca se calcula que ya uno de cada cinco vehículos nuevos vendidos tiene su origen en el gigante de Asia. Además allí BYD anunció hace algunos meses, y avanza en su proyecto para instalar una fábrica de sus modelos que abastecería no solo el mercado mexicano, también Latinoamérica y, se presume, sería punta de lanza para llegar a Estados Unidos obviando temas arancelarios.

Ya hoy en México funciona una planta de la también china JAC Motors.

Brasil es otro ejemplo, desde la industrialización, de la intención china de avanzar de manera importante en Latinoamérica. Allí la marca Chery cuenta ya con dos plantas de producción para más de 150 mil carros al año.

Y también en ese país, Great Wall y BYD realizarán inversiones para asentar fábricas para sus modelos. Entre ambos anuncios se estiman inversiones superiores a los US$2.500 millones

Y Chile, es otro ejemplo de esa penetración. Fue quizá el primer mercado que las marcas chinas atacaron con éxito. Tanto así que hacia el año 2022, su cuota de mercado superaba el 35 por ciento. Hoy esa participación ha disminuido, pero se conserva muy cerca del 30 por ciento, en un mercado de alta competencia de marcas de diversos orígenes.

China es una realidad.