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Oct 31, 2023

La eficiencia del transporte a menudo se reduce a la aerodinámica

Todo está conectado. Como tecnólogo, futurista, ingeniero o cualquiera que sea mi trabajo hoy después de casi 40 años en la industria, nunca deja de sorprenderme cómo todo parece estar interconectado.

Todo está conectado.

Como tecnólogo, futurista, ingeniero o cualquiera que sea mi trabajo hoy después de casi 40 años en la industria, nunca deja de sorprenderme cómo todo parece estar interconectado. Llevo algún tiempo investigando y escribiendo sobre vehículos eléctricos de batería, vehículos de pila de combustible y otros vehículos eléctricos híbridos, pero mis raíces están firmemente en el mundo del diésel.

Todas las alternativas de sistemas de propulsión se preocupan por la eficiencia.

En pocas palabras, dólares por milla ($/milla) es un indicador clave de rendimiento (KPI) al que no le importa si su motor actual funciona con diésel, GNC, RNG, electricidad, hidrógeno, propano o cualquiera de cien otros. permutaciones de energía. Es una métrica empresarial que todo el mundo quiere mejorar sin importar qué tren motriz utilice el vehículo.

Si sus competidores pueden transportar carga más barato hoy que usted, ganarán más dinero y tendrán más oportunidades de atraer clientes. Esto es Business 101. A largo plazo, las flotas pueden planificar transiciones tecnológicas, pero también tienen que operar en el aquí y ahora con los camiones que tienen hoy.

No me malinterpretes. Soy un firme defensor de mejorar el medio ambiente, mejorar la inclusión, mejorar la justicia social y todo lo que eso implica. Pero esos factores también pueden ponerse en perspectiva del costo total de propiedad y, en última instancia, medirse en dólares.

El costo real de operar un camión tiene muchos costos indirectos que deben ser capturados, pero no lo han sido porque en el pasado se pensaba que eran demasiado difíciles de capturar. Los costos son reales y significativos, pero no hemos podido incluirlos adecuadamente en un balance. Eso está cambiando. La contabilidad ambiental y la contabilidad social están empezando a entrar en los cálculos. Resulta que usar menos energía por milla generalmente también tiende a mejorar el medio ambiente y mejora el impacto social del transporte por carretera.

Lo que me lleva de nuevo al terreno común en el transporte por carretera. Un transporte por carretera más eficiente es un objetivo compartido para cualquier sistema de propulsión. He dedicado toda mi carrera a ayudar a elevar el listón de la aerodinámica. Mi primer proyecto de camión en 1981 consistió en hacer que la cabina fuera más silenciosa. Resulta que el ruido del viento es un gran problema: bienvenido a la aerodinámica. Con el tiempo, trabajé en el icónico modelo Peterbilt 379, largo y alto, y ayudé a transformar la línea de productos en una familia de nuevas camionetas aerodinámicas que incluyen el modelo 385, el modelo 387, el modelo 386, el modelo 579 y el Peterbilt SuperTruck.

Al escribir para NACFE, soy coautor de informes sobre aerodinámica de tractores, aerodinámica de remolques y determinación de la eficiencia. Mi informe SAE Buckendale 2016 sobre eficiencia de combustible y transporte de mercancías: perspectivas pasadas, presentes y futuras sigue siendo muy relevante. He contribuido a los grupos SAE que trabajan en estándares para medir la economía de combustible, y he escrito artículos SAE y NACFE sobre pelotones, ese acto de utilizar el dibujo para mejorar la economía de combustible de un par o más de vehículos. También he pasado mucho tiempo en la carretera observando camiones reales en funcionamiento en EE. UU., Canadá, México, Europa y Australia.

El control de crucero adaptativo cooperativo (CACC) es uno de los términos que describen la tecnología detrás del pelotón. Es un cambio de marca adecuado ya que el término "pelotón" parece evocar desacuerdo entre los principales fabricantes de equipos originales como una tecnología viable, donde CACC parece ser universalmente aceptable. MAN ha acuñado el platooning como barra de tiro electrónica. La semántica es para la gente de marketing. Soy ingeniero. Todo se reduce a la redacción aerodinámica y la seguridad.

Si consulta la orientación sobre “distancias de seguimiento seguras”, encontrará que en gran medida está abierta a interpretación. Una guía indica que necesita un segundo de separación por cada 10 pies de longitud del vehículo, más un segundo adicional si viaja a más de 40 mph. Eso se traduce en ocho segundos de separación entre usted y el vehículo de delante. A 70 mph, eso equivale a aproximadamente 800 pies de separación, o aproximadamente 11 longitudes de semirremolque.

Otra fuente recomienda cuatro segundos, es decir, unos 400 pies, o unas seis longitudes de camión. Conduzca un poco y verá muchas situaciones en las que esto no sucede en el tráfico del mundo real. En última instancia, todos los conductores en el tráfico (tanto camiones como automóviles) son responsables de circular con seguridad por las carreteras. Si no ocurre ningún accidente, lo lograron. Si ocurre un accidente, entonces se investiga la causalidad.

Lo que quiero decir es que todos los días se producen borradores a tu alrededor en medio del tráfico en movimiento. Escribí sobre esto en 2016 en Two-Truck Platooning y en 2015 en un informe SAE 2015-01-2897 Aerodynamic Comparison of Tractor-Trailer Platooning and A-Train Configuration donde estaba claro que un vehículo delante de otro vehículo, incluso en vehículos de múltiples longitudes, puede impactar positivamente, y de hecho lo hace, en la aerodinámica del siguiente vehículo.

Más recientemente, el Consejo Nacional de Investigación (NRC) ha intentado cuantificar ese efecto a través de túneles de viento y pruebas en carretera documentadas en el Informe SAE 2018-01-1181 Influencias en el ahorro de energía de los camiones pesados ​​que utilizan el control de crucero adaptativo cooperativo. Este informe documenta extensas pruebas conjuntas con la NRC de Canadá, el Laboratorio Nacional de Energía Renovable, la Universidad de California-Berkeley, FPInnovations y el Grupo Volvo.

Pudieron cuantificar en pruebas repetibles controladas que un camión que sigue a un SUV a 65 mph experimenta una mejora en el ahorro de combustible de entre 1,5 % y 2,6 % cuando la brecha entre ellos es de entre ~140 pies y ~290 pies. Un automóvil promedio mide aproximadamente 15 pies de largo, por lo que son entre nueve y 19 longitudes de automóvil las que el automóvil de adelante crea un beneficio para el camión de atrás. Si el vehículo que va delante es un camión, el beneficio es aún mayor: del 4% al 6% en esas mismas diferencias. A medida que las brechas se acortan, los ahorros derivados de la redacción generalmente mejoran.

El tráfico en el mundo real ve intervalos más cortos que esto regularmente, por lo que el drafting ocurre todo el tiempo que los vehículos están en el tráfico en movimiento, independientemente de si están formando pelotones intencionalmente o no. Y eso se aplica independientemente de que los vehículos sean diésel, eléctricos de batería, gasolina o cualquier otro tipo de sistema de propulsión. A partir de datos recopilados en experimentos viales, estimé que los vehículos están en condiciones de tráfico en movimiento entre el 40% y el 50% de su tiempo en las carreteras interestatales.

Lo que aportan el CACC, la barra de tiro electrónica o simplemente el pelotón son capas adicionales de seguridad mediante la automatización de la toma de decisiones para los vehículos y la eliminación de los tiempos de reacción humana en los eventos de frenado y maniobra. Esta mejora de la seguridad también es directamente relevante para cualquier elección de sistema de propulsión. No se trata sólo de ahorrar combustible, sino de reducir las tasas de accidentes. Esto también se incluye en el balance como una victoria.

Sería negligente si no mencionara también que existen formas inteligentes adicionales de mejorar la eficiencia del transporte. A medida que los sistemas ADAS se vuelven más frecuentes en automóviles y camiones, existe la oportunidad de ampliar el uso de vehículos combinados largos (LCV). Al presentar mi artículo SAE en 2015, dije que si el pelotón es bueno, los vehículos comerciales ligeros son mejores. Esto es cierto en toda una gama de factores, desde la seguridad, los costos operativos, los costos de capital, los costos de mantenimiento, el salario de los conductores, la escasez de conductores y el desgaste de las carreteras. Canadá y Australia pueden apoyar esto ya que ambos tienen un amplio historial operativo con estos vehículos, al igual que algunos estados de EE. UU.

Las pruebas de la NRC incluyeron probar un pelotón de dos camiones, cada tractor tirando de un remolque de 53 pies versus un solo tractor tirando de dos remolques de 53 pies. Descubrieron que la ganancia máxima medida en economía de combustible al mover los dos remolques del pelotón fue de ~7%, mientras que la ganancia neta del LCV fue del 28%. Deberíamos utilizar todas las herramientas disponibles en nuestra caja de herramientas para mejorar la eficiencia. La expansión del uso de vehículos comerciales ligeros es una herramienta a la que vale la pena prestar atención, independientemente de la elección del tren motriz.

Al final, la eficiencia del transporte consiste en mover más carga con menos energía y menos costo. La mejora de la aerodinámica es relevante para todas las opciones de tren motriz, y todavía es posible lograr ahorros significativos si se consiguen frutos al alcance de la mano.

Rick Mihelic es el Director de Tecnologías Emergentes de NACFE. Es autor para NACFE de cuatro informes de orientación sobre camiones pesados ​​y medianos eléctricos y de combustible alternativo y de varios informes de confianza sobre la determinación de la eficiencia, la aerodinámica de tractores y remolques, el pelotón de dos camiones, y es autor de estudios especiales sobre transporte regional, definición de producción y emparejamiento intencional. de remolques de tractores.

Rick Mihelic es el Director de Tecnologías Emergentes de NACFE. Es autor para NACFE de cuatro informes de orientación sobre camiones pesados ​​y medianos eléctricos y de combustible alternativo y de varios informes de confianza sobre la determinación de la eficiencia, la aerodinámica de tractores y remolques, el pelotón de dos camiones, y es autor de estudios especiales sobre transporte regional, definición de producción y emparejamiento intencional. de remolques de tractores.