La pérdida por fricción consume un tercio del combustible en automóviles

Cada automóvil consume no menos de un tercio del combustible del que dispone para afrontar el rozamiento que provoca su desplazamiento, haciendo que la pérdida por fricción tenga un impacto directo sobre el consumo de combustible, así como de las emisiones contaminantes. ¿Puede la ingeniería afrontar este problema?.

Mediante el trabajo conjunto de los ingenieros del Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia y el Laboratorio Nacional de Argonne (ANL) de los Estados Unidos, consiguieron desarrollar una nueva tecnología, capaz de reducir dicha fricción generada por cualquier componente del vehículo desde un 10% a un 80%. Por lo tanto, debería ser posible reducir el consumo de combustible y las emisiones en un 18% en los próximos 5 años y, hasta un 61%, dentro de los próximos 15 años.

Haciendo un repaso a nociones básicas de física, la fricción es la fuerza de resistir el movimiento relativo de superficies sólidas, capas de líquido y/o elementos materiales entre ellos. La fricción sin embargo no es una interacción fundamental, ya que es causada por la fuerza electromagnética entre partículas cargadas que constituyen las superficies en contacto. Debido a la complejidad de estas interacciones la fricción no puede ser calculada a partir de un primer principio, sino que se debe encontrar empíricamente.

Merece la pena recordar que actualmente, en el mundo, existen 612 millones de automóviles. El cuentakilómetros medio de cada coche alcanza unos 13.000 km al año, mientras tanto se emplean 340 litros de combustible sólo para superar la fricción, con un costo para el conductor de 510 euros al año.

En la producción de energía mediante el combustible en un motor de automóvil, el 33% se utiliza en el escape, el 29% en la refrigeración y el 38% en energía mecánica, de los cuales la pérdida por fricción supone el 33%, mientras que la resistencia del aire supone el 5%. En comparación, un coche eléctrico tiene sólo la mitad de la pérdida por fricción que la de un coche con motor de combustión interna convencional.

La pérdida por fricción suma una cantidad promedia anual de 11.860 MJ: de este, el 35% se gasta en la superación de la resistencia al rodamiento, el 35% en el propio motor, el 15% en la caja de cambios y un 15% en el frenado. Con la tecnología actual, sólo el 21,5% de la producción de energía del combustible se utiliza para mover realmente el coche, y el resto se desperdicia.

Los estudios recientes a nivel de ingeniería, demuestran que la fricción en los automóviles se puede reducir con las nuevas tecnologías, tales como revestimientos de superficies, texturado de superficies, aditivos para lubricantes, lubricantes de baja viscosidad, líquidos iónicos y ruedas de baja fricción infladas con una presión superior a la normal.

La fricción puede reducirse de un 10% a un 50% mediante el uso de nuevas tecnologías de superficie de materiales y nanocompuestos, tales como el carbono diamante (diamond-like carbon). El texturado por láser se puede emplear para grabar una microtopografía en la superficie del material para guiar el flujo del lubricante y las presiones internas a fin de reducir la fricción de un 25% al 50% y el consumo de combustible en un 4%. Los líquidos iónicos están compuestos de moléculas cargadas eléctricamente que se repelen entre sí, lo que permite de un 25% a un 50% en la reducción de la fricción.

En 2009, un total de 208.000 millones de litros de combustible se utilizó en coches de todo el mundo sólo para superar la fricción, lo que asciende a 7,3 millones de TJ (terajulios) de energía. En teoría, la introducción de mejores soluciones tecnológicas en todos los coches del mundo podría ahorrar 576.000 millones de euros al año, y teniendo en cuenta las que podrían surgir en los próximos 10 años a nivel científico, se podría ahorrar 659.000 millones de euros por año.

Siendo conscientes de los avances tecnológicos, sin embargo, durante un período de 5 a 10 años las mejoras en las acciones y medidas de desarrollo de productos en el sector automovilístico podría permitir un ahorro de 117.000 millones de litros en el consumo de combustible por año, lo que representa una reducción del 18% del nivel actual. Por otra parte, en términos realistas, las emisiones de dióxido de carbono podría suponer una disminución de 290 millones de toneladas por año y los ahorros financieros podrían ascender a 174.000 millones de euros anuales por parte de los consumidores.

Por último, queremos recordar que un conductor puede influir significativamente en el consumo de combustible de su coche. Una reducción del 10% en la velocidad de conducción, por ejemplo, de 110 km/h a 100 km/h, se traduce en un ahorro del 16% en el consumo de combustible. En fieras de la ingeniería, siempre hemos defendido el respeto hacia las señalizaciones de tráfico, que garantiza en primera instancia una disminución del riesgo de sufrir un accidente de tráfico, pero recuerda que si aceleras a más de 120 Km/h en autopista, tú bolsillo lo va a notar a la misma velocidad a la que conduces.

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