Informe

Cod. Impreso: IM-OPE-PR 03-01 R00

Pº Manuel de Lardizábal, 15 20018 Donostia–San Sebastián Tel +34 943 212 800 – Fax +34 943 213 076 – www.ceit.es

CONFIDENCIAL

ELABORADO: REVISADO:

Firma: Ainara Bilbao

Firma: Ricardo Chicharro Sánchez

Fecha:03/03/2011 Fecha:30/03/2011

Este informe consta de 12 páginas, solo tiene validez si es presentado completo, no admitiéndose lecturas parciales

INFORME FINAL

Ensayos en el INTA Medida de Consumos Cubrechasis lateral (AIDI)

INFORME FINAL DEL PROYECTO

Capítulo: ÍNDICE

Este informe consta de 12 páginas, solo tiene validez si es presentado completo, no admitiéndose lecturas parciales Página 2 de 12

ÍNDICE

1 Resumen ................................................................................................................ 3

2 Procedimiento de los ensayos ................................................................................ 4

2.1 Figura 4. Registro de la centralitaAparatos utilizados ..................................... 4

2.2 Señales medidas ............................................................................................ 5

2.3 Procedimiento para la medida consumo con surtidor ..................................... 6

3 Resultados .............................................................................................................. 8

3.1 Ensayo 02: sin faldones ................................................................................ 10

4 Comparativas y conclusiones ............................................................................... 12

4.1 Cálculo con el registro de CAN ..................................................................... 12

4.2 Cálculo directo del surtidor ........................................................................... 12


Capítulo: Resumen


1 RESUMEN Ensayo de medidas realizado con personal e instrumental del CEIT en las pistas del INTA. El coordinador de los ensayos ha sido el responsable de las pistas del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA): Ricardo Chicharro Sánchez (Dtor. Adjunto).

Solicitante: AIDI

Objeto ensayado: Cubrechasis lateral en la cabeza tractora

Figura 1. Vehículo con Cubrechasis lateral y sin él

Objetivo de la petición: Análisis de reducción del consumo de combustible de un camión con la utilización de los Cubrechasis laterales. La previsión de mejora está entre un 3% y 5% respecto a la no utilización de dichos Cubrechasis laterales.

Fecha y lugar del ensayo: 01/03/2011 en las pistas del INTA

Vehículo: Camión cisterna de Cepsa, con cabeza tractora marca DAF, modelo 410-5 EURO. El camión se encuentra vacío en todo momento.

Figura 2. Vehículo en las instalaciones del INTA


Capítulo: Procedimiento de los ensayos


2 PROCEDIMIENTO DE LOS ENSAYOS Para validar la mejora en el consumo de combustible con la utilización del objeto de ensayo se van a utilizar dos técnicas distintas y redundantes:

• Medida directa de la cantidad de combustible utilizado en cada ensayo, teniendo como referencia el contador del surtidor del INTA y medida de kilómetros con el cuentakilómetros parcial del vehículo. Este valor servirá como referencia.

Figura 3. Medida directa de combustible

• Análisis del consumo mediante medidas realizadas en el bus CAN de diagnostico del propio vehículo durante toda la duración del ensayo. Esta es la medida principal que se utilizará para la validación.

Figura 4. Registro de la centralita




2.1 APARATOS UTILIZADOS

Para la monitorización de los mensajes del CAN se han utilizado dos sistemas de medida en paralelo, para asegurar el registro de datos en el caso de que alguno de ellos fallara durante las pruebas, al tratarse de pruebas de larga duración. Cada sistema está compuesto por un portátil y un dispositivo CAN-USB.

Aparatos de medida

CANoe Softing

Software CANoe 7.1.43

Módulo CANcaseXL

Módulo CANusb

Software propio sobre visual basic

Grabación de todos los mensajes

Grabación de las señales

Grabación de todos los mensajes

Para la alimentación de los portátiles se utilizo un convertidor DC-AC 12-220v de 380 w conectado a una de las baterías del vehículo

2.2 SEÑALES MEDIDAS

Se ha medido la magnitud del viento en cada ensayo en diferentes instantes de las pruebas. Se han medido diversas señales del vehículo, para realizar un posterior análisis del consumo. Las señales que se han medido son las siguientes:

SEÑAL Resolución Unidades Periodo

Velocidad del vehículo 1/256 km/h km/h 50 ms

Velocidad del motor 0.125 rpm rpm f(rpm)

Velocidad del combustible en motor 0.05 L/h l/h 100 ms

Posición del acelerador 0.4 % % 50 ms

Distancia total del vehículo en alta resolución 5 m km 1 s




2.3 PROCEDIMIENTO PARA LA MEDIDA CONSUMO CON SURTIDOR PRELIMINARES: El vehículo llega a INTA con el depósito prácticamente lleno, y con el motor a temperatura normal de funcionamiento y con el sistema aerodinámico instalado. Se procede de la siguiente manera para los 2 ensayos con y sin sistema aerodinámico:

1. LLENADO DEL DEPÓSITO, CONTADOR KILOMÉTRICO PARCIAL EN CERO. Se llena el depósito del vehículo hasta su rebose en el surtidor propio en INTA, fijándose su posición exacta sobre el asfalto. Se resetea el contador parcial de kilómetros.

2. ACCESO AL CIRCUITO, ENTRADA AL ANILLO. Posteriormente el vehículo se dirigirá a las pistas, engranando la velocidad que permita circular a 30 km/h a 1000 rpm; se mantendrá en la medida de lo posible esta velocidad en los 2100m que hay desde el surtidor hasta la entrada al anillo; antes de llegar al circuito se avisará por el radioteléfono a recepción para solicitar la apertura del anillo.

3. CIRCULACIÓN EN ANILLO. El vehículo acelerará a fondo hasta llegar a la velocidad de limitador en la relación más alta de la caja de cambios. Las vueltas se contabilizan en cada paso por debajo del puente de entrada a pistas, contando como vuelta 0 el primer paso por debajo del puente.

4. Figura 5. Pistas del INTADECELERACIÓN Y SALIDA DEL ANILLO. Al completar la última vuelta, se bajará la velocidad hasta 60 km/h, y se recorrerá el anillo hasta llegar a la salida; se avisará por el radioteléfono a recepción de que se abandona el anillo. El vehículo se dirigirá al parking junto a recepción y se detendrá allí, parando el motor. Se procederá al desmontado del equipamiento aerodinámico.

Anillo exterior




5. VUELTA A LA ESTACIÓN DE REPOSTAJE. El vehículo se dirigirá a la estación de repostado, engranando la velocidad que permita circular a 30 kmlh a 1000 rpm; se mantendrá en la medida de lo posible esta velocidad en los 2100m que hay desde la entrada al anillo hasta el surtidor

6. LLENADO DEL DEPÓSITO. El vehículo llenará el depósito hasta su rebose en el surtidor propio de INTA. fijándose su posición sobre las marcas anteriores

7. FIN DE PROCEDIMIENTO: Se deben anotar los litros consumidos y los kilómetros dados por el cuentakilómetros parcial.


Capítulo: Resultados


3 RESULTADOS Se han realizado dos ensayos, con y sin los Cubrechasis laterales

Ensayo 01: con faldones

Figura 6. Foto del ensayo con faldones

Día: 01/03/2001

Hora inicio: 12.39 Hora fin: 14.28

Kilometraje inicial: 130.902,65 Kilometraje final: 131.040,9

Viento:

Hora Velocidad (km/h)

12:47 23-30

13:30 24-31

14:20 15-26

Vueltas completas a 90 km/h: 44




0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 70000

50

100

t [s]

Vel

ocid

ad [K

m/h

]

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 70000

1000

2000

t [s]

Rev

oluc

ione

s [rp

m]

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 70000

50

100

t [s]

Com

bust

ible

[l/h

]

Para la medida del consumo nos quedamos con la zona en la que está engranada la marcha más elevada, que supone menos incertidumbres de medida. Este tramo es cuando el vehículo está rodando a velocidad estable, acelerador a fondo y limitador de velocidad activo en la pista de pruebas. Se elimina el efecto de la circulación a baja velocidad y los consumos derivados en esa operación.

Resultados del ensayo:

Registro CAN Medidas directas

Velocidad media: 88.31 Km/h Litros (surtidor): 32.18 l

Distancia: 131.4 km Distancia: 138.3 km

Consumo medio: 23.22 l/100km Consumo medio: 23.18 l/100km

Hay que destacar que las distancias no son las mismas, porque en el caso del registro Can se han utilizado sólo el recorrido en marcha más alta, mientras que en el otro se ha utilizado la distancia total, incluyendo el recorrido desde la gasolinera hasta las pistas.




3.1 ENSAYO 02: SIN FALDONES

Figura 7. Foto del ensayo sin faldones

Día: 01/03/2001

Hora inicio: 16.00 Hora fin: 17.27

Kilometraje inicial: 131.040,9 Kilometraje final: 131.152,2

Viento:

Hora Velocidad (km/h)

16:08 26-31

16:48 24-30

17:20 20-25

Vueltas completas a 90 km/h: 35




0 1000 2000 3000 4000 5000 60000

50

100

t [s]

Vel

ocid

ad [K

m/h

]

0 1000 2000 3000 4000 5000 60000

1000

2000

t [s]

Rev

oluc

ione

s [rp

m]

0 1000 2000 3000 4000 5000 60000

50

100

t [s]

Com

bust

ible

[l/h

]

Al igual que en el caso anterior, para la medida del consumo nos quedamos con la zona en la que está engranada la marcha más elevada, que supone menos incertidumbres de medida. Este tramo es cuando el vehículo está rodando en la pista de pruebas. Se elimina el efecto de la circulación a baja velocidad y los consumos derivados en esa operación.

Resultados del ensayo:

Registro CAN Medidas directas

Velocidad media: 88.11 Km/h Litros (surtidor): 27.21 l

Distancia: 103.9 km Distancia: 111.7 km

Consumo medio: 24.07 l/100km Consumo medio: 24.36 l/100km


Capítulo: Comparativas y conclusiones


4 COMPARATIVAS Y CONCLUSIONES 4.1 CÁLCULO CON EL REGISTRO DE CAN El ahorro determinado con las medidas de la centralita del vehículo, tomando los valores calculados en los tramos de marcha más alta engranada, se resume en la siguiente tabla:

Ensayo Consumo Medio [l/100km] Ahorro

Con cubrechasis 23,2233 3.51%

Sin cubrechasis 24,0689

Se ha determinado en los ensayos, que cuando el vehículo iba equipado con los cubrechasis y en las condiciones descritas en el apartado anterior, se ha producido un ahorro de combustible del 3.5%.

4.2 CÁLCULO DIRECTO DEL SURTIDOR El ahorro determinado con las medidas directas del surtidor y el cuentakilómetros, se resume en la siguiente tabla:

Ensayo Consumo Medio [l/100km] Ahorro

Con cubrechasis 23,18 4.84%

Sin cubrechasis 24,36

NOTA FINAL. En este análisis hay que señalar que el dispositivo a ensayar tiene un efecto puramente aerodinámico, ya que su masa puede ser considerada despreciable frente a la del camión; su objetivo es reducir la resistencia aerodinámica en un porcentaje, y esa reducción tiene como resultado bajar el consumo.

El día del ensayo, en las pistas INTA soplaba un viento racheado; la resistencia aerodinámica es una función del cuadrado de la velocidad relativa del viento sobre el vehículo, lo que significa que a mayor velocidad, mayor resistencia aerodinámica y mayor consumo.

En el ensayo con faldones, la velocidad media del viento fue de 24.83 Km/h, mientras que en el ensayo sin faldones, se midieron 26 km/h, un 4.7% superior. Por lo tanto, la diferencia entre el consumo registrado sin faldones y con ellos, se compone por una parte del propio incremento de resistencia aerodinámica debido a la ausencia de aquellos, y por otro lado, el incremento debido a una mayor velocidad del aire.

Es imposible establecer con rigor la aportación de cada uno de estos factores. Como es natural, estos resultados no pueden ser extrapolables a otras condiciones con más o menor viento y de otra naturaleza, más o menos racheado. Si se hubieran realizado los ensayos en ausencia de viento, se habrían obtenido unos resultados con menores incertidumbres, pero igualmente poco extrapolables a otras condiciones diferentes de viento, como son las reales de operación.

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