Fonaments de la conducció eficient

La conducció eficient és un conjunt de tècniques de conducció que faciliten la reducció del consum de carburant del vehicle, reduint per tant la contaminació que aquest genera i augmentant la sensació de confort i la seguretat de la circulació.

Aquestos avantatges estan lligats a una disminució important del règim de gir del motor, que comporta una reducció significativa del consum i del soroll produït. Pel que fa a la seguretat de la circulació, la conducció eficient comporta un augment de la distància de seguretat i de l'anticipació a possibles situacions perilloses per part del conductor, per tal d'aprofitar l'energia cinètica emmagatzemada pel vehicle pel fet de viatjar a una determinada velocitat. Aplicant els consells que seguidament descriuré s'aconseguix reduir el desgast del motor i caixa de canvis, així com del sistema d'amortiguació i frenatge, i finalment dels pneumàtics.

Cal dir que alguns dels consells són aplicables només a cotxes moderns dotats d'injecció electrònica, i no són convenients per als models anteriors a 1993.

En els cotxes actuals, el combustible que s'injecta al motor depén de factors com el nivell d'accelerador, la càrrega del motor en un determinat moment, o la temperatura del refrigerant, i aquesta regulació es du a terme al control electrònic d'injecció. Com sabreu, l'estil de conducció influeix dràsticament en el consum del vehicle, mesurat habitualment en litres consumits per cada 100 km recorreguts. Aquest consum depén principalment del règim de gir del motor, i per a un determinat nivell de potència demandada el consum augmenta en relació directa amb les revolucions (a partir d'un nivell de 1000-1500 rpm). La següent gràfica mostra el consum front a la velocitat per a les distintes velocitats per a un cotxe de cilindrada mitjana:
Com és evident, si exigim una menor potència el motor consumeix menys, però el ralentí n'és una excepció, ja que el motor genera la potència mínima per tal de seguir girant i superar els fregaments interns, però el consum expressat en L/100km es dispara, ja que en aquest període la velocitat del cotxe sol ser molt baixa o nul·la. El consum d'un cotxe a ralentí oscil·la entre 400 i 700 mL per hora de funcionament, segons la cilindrada i el tipus de motor.

L'energia necessària per al funcionament del vehicle es troba en forma d'enllaços químics dins les molècules del carburant, i d'aquesta energia només n'aprofitem una petita part, ja que el rendiment del conjunt sol ser de l'ordre del 15-20% en els vehicles propulsats per gasolina, i d'un 20-25% en els dièsel, i a més el dièsel té un poder calorífic superior en un 13% al de la gasolina, fet que explica els menors consums dels darrers. Aquesta energia s'invertix en véncer les forces resistents, entre les quals es troben la resistència a la rodadura, l'aerodinàmica i la de transmissió, com es pot apreciar en aquesta gràfica:
A baixes velocitats predomina la resistència a la rodadura, causada per les lleugeres deformacions del pneumàtic en el seu cicle de funcionament, i és depenent del pes del vehicle, del tipus de pneumàtics i de la pressió d'aquestos, mentre que a altes velocitats predomina el factor aerodinàmic, ja que aquest depèn de la velocitat relativa del vehicle respecte al vent elevada al quadrat. Aquest factor té un pes determinant en el consum, i es veu afectat per les modificacions en la forma exterior del vehicle, per exemple obrir les finestres o instal·lar un accesori per al transport de càrrega.

Per això, una de les recomanacions de la conducció eficient és utilitzar tant com siga possible els dispositius de circulació forçada d'aire, i limitar l'ús del climatitzador per l'alt consum extra que aquest suposa, establint la temperatura interior a 23-24ºC en tot cas. Cal tenir en compte també factors com la càrrega del vehicle o el manteniment deficient, que augmenten el consum significativament, i per tant es recomana circular amb la menor càrrega possible, situant aquesta a l'interior del vehicle i efectuar controls de nivells i filtres per evitar consums excessius.

Les regles principals de la conducció eficient són les següents:

• Circular sempre a baixes revolucions amb la marxa més llarga possible
• Mantenir constant la velocitat de circulació
• Canviar de velocitats en règims baixos, entre 2000 i 2500 rpm en motors de gasolina i entre 1500 i 2000 en motors dièsel
• En processos de deceleració, canviar per a reduir la velocitat només quan siga estrictament necessari, sempre amb anticipació i previsió segons l'estat del trànsit
• Si circulem fent ús del frenatge motor, el consum és nul mentre la velocitat del motor siga superior a unes 1200 rpm

Altres pràctiques que afavorixen un millor rendiment del vehicle són arrancar el motor sense prémer l'accelerador, iniciant la marxa immediatament en els motors gasolina, i esperant uns segons en el cas dels motors dièsel. Es recomana canviar a 2ª velocitat quan el vehicle haja recorregut uns 5 metres, o als dos segons d'haver engranat primera velocitat, passant a tercera velocitat a partir d'uns 30 km/h, a 4ª a partir d'uns 40 km/h, i a cinquena a partir d'uns 50 km/h, sempre que aquest darrer canvi no implique baixar de 1500 rpm. Després dels canvis es modificarà el nivell d'accelerador per obtenir el comportament desitjat amb suavitat, evitant grans acceleracions.

Els salts entre velocitats afavorixen un menor consum, encara que només es poden efectuar quan l'estat i la velocitat del trànsit ho permeten. En cas d'estar circulant en segona a una velocitat similar a la del trànsit precedent, canviarem a quarta si el motor es troba en el règim de canvi, mentre que si no hi ha trànsit o aquest circula amb fluïdesa canviarem a tercera fins adequar la velocitat a la del trànsit, i posteriorment canviarem a cinquena velocitat. Com es pot observar en la següent gràfica, la velocitat del vehicle és proporcional a la del motor en cada marxa (cliqueu per ampliar-la):
Si la situació no permet progressar en els canvis, continuarem en segona fins que el motor arribe al règim de canvi, on passarem a tercera. Posteriorment, si la situació ho permet, passarem a marxes llargues amb rapidesa per tal d'estalviar carburant.

L'ús del fre motor està recomanat, ja que aquest anul·la el consum del vehicle, limitant l'ús del fre a l'ajust puntual de la velocitat i a la detenció total. La seqüència de deceleració eficient és la següent:

1. Deixar d'actuar sobre l'accelerador
2. Aprofitar l'inèrcia del vehicle per a circular amb una marxa engranada (fre motor), ajustant la marxa segons la força de retenció necessària.
   
3. Utilitzar el fre per a corregir la velocitat en situacions puntuals.
   

Per tal de mantenir aquest ritme de circulació és necessari anticipar-se al trànsit i mantenir una distància de seguretat suficient, observant en tot moment les accions dels vehicles precedents. Cal dir que moderar la velocitat ajuda a augmentar la seguretat i també a disminuir el consum, i per tant és recomanable circular a velocitats constants i moderades.

En el transcurs de maniobres d'una perillositat considerable, com incorporacions o adelantaments es prioritzarà la seguretat front a la eficiència, reduïnt la marxa per tal de revolucionar més el motor i obtenir una major acceleració. En aquest apartat cal dir que realitzar adelantaments per avançar pocs llocs no reduïx significativament el temps del trajecte, però causa consums elevats i compromet la seguretat de la circulació en la via.

El problema de la longitud ( III )

Abans de llegir aquest article és recomanable haver llegit els primers articles d'aquest tema, podeu trobar-los fent clic ací: El problema de la longitud ( I ) i El problema de la longitud ( II ).

A la fi, l'expedició a Jamaica va tornar a terres britàniques amb grans dificultats en el viatge pel mal estat meteorològic, que va impedir el correcte funcionament del H-4 fins al punt que en arribar a Anglaterra havia acumulat uns dos minuts de desviació. En aquest moment, John Harrison estava en condicions de rebre el premi, encara que els esdeveniments li ho van impedir, i va haver d'esperar, ja que el Consell de la Longitud va fer revisar els càlculs de l'hora per matemàtics sota la sospita que aquests eren erronis.

Finalment, l'agost de 1762 el Consell va manifestar que les proves que s'havien efectuat no eren suficients per a determinar la longitud a la mar, i per tant el rellotge s'hauria de tornar a provar en un viatge a les Índies Occidentals. Harrison va rebre 1.500 lliures com a reconeixement pels seus treballs, i el Consell va prometre entregar-li 1.000 lliures més quan el rellotge tornara d'aquesta nova prova. El març de 1764 va començar el viatge a les Índies Occidentals, i en arribar el 15 de maig van observar que els científics que el Consell havia designat per a comparar les dades de desviacions eren partidaris del mètode astronòmic, entre ells Nevil Maskelyne, un reverend que prometia haver trobat el mètode definitiu per a trobar la longitud a la mar, competint amb Harrison pel premi de 20.000 lliures. (Retrat de Nevil Maskelyne)
Després d'aquesta prova, el Consell va tardar mesos a donar el seu veredictementre els matemàtics verificaven les dades i les comparaven amb les determinacions fetes pels astrònoms. Quan finalment es va conéixer la resolució, aquesta va ser favorable a Harrison, ja que el H-4 havia demostrat poder donar la longitud no només dins dels límits de 16 km que imposava el Decret de la Longitud, sinò que amb una exactitud tres vegades superior, fet que va impulsar el Consell a donar-li la meitat de la quantia del premi amb la condició de que Harrison els donara els seus rellotges i els explicara el fonament del funcionament d'aquestos. A més, si el rellotger volia la quantitat completa, hauria de supervisar la construcció de dos còpies del H-4. Harrison es va negar a les exigències del Consell en un principi, però finalment els va desvelar els secrets del rellotge, i va rebre les 10.000 lliures promeses. No obstant això, el Consell va decidir que s'havia de sotmetre al H-4 a unes proves encara més rigoroses al Reial Observatori, on seria comparat amb el regulador durant 10 mesos sota la supervisió de Maskelyne, enemic de Harrison i director de l'observatori.

No obstant això, el rellotger va haver de lliurar-li els cronòmetres a Maskelyne, ja que aquest va anar amb una ordre per incautar-se d'aquestos, suposadament per donar-los la condició de béns públics, no sense abans fer-li signar una declaració d'estat dels rellotges a Maskelyne. Els cronòmetres H-1, H-2 i H-3 es van traslladar amb una delicadesa nul·la fins Greenwich per terra, mentre que el H-4 va viatjar a bord d'un vaixell fins l'observatori. Les proves van començar, i el H-4 no va ser capaç de superar-les, ja que funcionava d'una forma irregular, potser com a conseqüència del desmuntatge per tal de mostrar el fonament del seu funcionament a la comissió de rellotgers, o potser perquè Maskelyne el va tractar de forma deficient o va alterar els resultats al seu favor. Després de les proves, els rellotges es van quedar a l'observatori, en contra de la voluntat de Harrison, qui va haver de construir una còpia amb els records i els dibuixos que tenia.

El Consell, entretant, va fer construir una rèplica exacta a Kendall, un dels membres de la comissió que va examinar el H-4, qui va entregar el seu K-1 en gener del 1770. Aquest rellotge va navegar pel Pacífic a bord dels vaixells del capità Cook, mentre Harrison fabricava el H-5 durant tres anys, més altres dos anys dedicat a ajustar-lo. Quan va acabar amb el H-5, Harrison tenia 79 anys, i va prendre la determinació de parlar amb el rei per tal que s'aplicara la justícia en la concessió del premi. Ací teniu la fotografia del cinquè cronòmetre de Harrison:
El rei Jorge III era un apassionat de la ciència, i estava interessat pel desenvolupament dels sistemes de determinació de la longitud al mar per la seua potencial capacitat productiva, i quan es va enterar de la injustícia amb què havia sigut tractat Harrison es va comprometre a ajudar-lo, per a la qual cosa van decidir sotmetre el H-5 a proves de precisió a l'observatori de Richmond, on finalment es va demostrar l'exactitud del nou rellotge, fins al límit del terç de segon al dia. El govern va forçar el Consell a reunir-se i debatre el cas de Harrison, a qui finalment se li van entregar 8.750 lliures més. En total, els diners rebuts quasi totalitzaven la quantia del premi, però no tenien la forma d'aquest, ja que era una simple gratificació donada pel govern per haver construït un enginy que permitia millorar les determinacions de longitud a la mar. Ací teniu el retrat de John Harrison:John Harrison va morir el 24 de març del 1776, amb 83 anys, i a pesar d'haver proporcionat un instrument extremadament valuós per a la navegació, i haver complit amb les condicions del Decret de la Longitud no va obtenir el cobdiciat Premi de la Longitud. Després de la mort de John molts rellotgers van començar a construir cronòmetres precisos i més asequibles. Va ser Thomas Earnshaw qui va revolucionar el món dels cronòmetres, conseguint fabricar-los en sèrie i popularitzant el seu ús a la mar, fent que en poc de temps el cronòmetre passara a ser un instrument cotidià als vaixells. Després de la popularització, la història i el nom del seu inventor van ser oblidats per sempre.

Actualment els cronòmetres de Harrison es troben a Flamsteed House, després de les restauracions de E.J. Dent el 1836 i de Rupert T. Gould el 1920, que van reparar part dels desperfectes causats pel pas del temps i la mala conservació dels instruments per part de Nevil Maskelyne, que els va abandonar després d'efectuar les proves d'exactitud. Els tres primers cronòmetres funcionen amb gran perfecció, mentre que el H-4 es manté en repòs per evitar el desgast per fricció entre els seus components, juntament amb el K-1 , la seua rèplica exacta, en una caixa transparent sota clau. Tots aquests rellotges es troben sota la supervisió del conservador del Museu Marítim Nacional, qui tots els dies els aporta l'energia que necessiten per al seu funcionament abans de l'entrada dels visitants.

El problema de la longitud ( II )

Abans de llegir aquest article és recomanable haver llegit el primer article d'aquest tema, podeu trobar-lo fent clic ací: El problema de la longitud ( I ).

Altres alternatives als mètodes descrits eren la medició de la distància entre el pol nord magnètic i geogràfic, relacionables mitjançant mapes de punts que vincularen aquesta diferència a la longitud. Aquest mètode tenia avantatges clars a l'època, ja que és independent del temps, encara que resulta prou imprecís, ja que la magnitud del camp magnètic terrestre varia segons el punt on es realitza la medició, i aquesta variació confon la brúixola, fent que es desvie de l'indicació original cap als punts concentradors de camp magnètic. Aquest fenomen va ser descrit per Edmund Halley en una sèrie de viatges marítims de dos anys de duració.Va ser Humphrey Ditton qui va desenvolupar un sistema d'avís per so, on una certa quantitat de vaixells ubicats en alta mar en una posició coneguda disparaven els seus canons a una certa hora, de manera que els mariners, a través de la diferència entre el so escoltat i el rellotge del vaixell eren capaços de trobar la seua longitud, encara que aquest mètode no va tindre acceptació per l'escassa precisió de les determinacions i l'alt cost de manteniment d'aquest sistema.

El 8 de juliol de 1714 es va emetre el Decret de la Longitud, segons el qual s'oferien premis a tots aquells que presentaren un mètode vàlid i precís per a determinar la longitud a la mar. Aquests premis constaven d'una dotació econòmica elevadíssima, amb 20.000 lliures al mètode que poguera fixar la longitud amb una precisió de mig grau, 15.000 al que poguera fixar-la amb 2/3 de grau d'imprecisió, i 10.000 en cas de que l'error fóra un grau. Amb objectiu d'entregar els premis es va crear el Consell de la Longitud, un jurat format per especialistes. No obstant això, el Consell podia donar incentius al desenvolupament de les millors idees i els conceptes amb més ressò.

El primer rellotge mecànic de precisió que es va presentar va ser el de Thacker el 1714, i consistia en un rellotge de pèndol encaixat dins d'un recipient de vidre al buit, que l'aïllava de les variacions en les condicions atmosfèriques, i contenia també un novedós sistema de corda, de manera que mentre durava l'operació de donar corda al rellotge aquest continuava funcionant. El problema d'aquest disseny era la temperatura, que ocasionava variacions importants en la marxa de l'instrument, i encara que Thacker va donar una relació entre la temperatura i la desviació esperable aquest fet obligava algú a enregistrar la temperatura per tal de poder calcular l'hora local amb la precisió suficient per a obtenir el premi. La foto següent correspon al cronòmetre de Thacker:Finalment va ser John Harrison, un fuster i rellotger autodidacta anglès qui va desenvolupar un cronòmetre marí que en principi permetria determinar el temps dins dels límits imposats pel Decret de Longitud. Els detalls de la vida d'aquest insigne rellotger no es coneixen amb exactitud, encara que els historiadors han datat el primer rellotge de pèndol construit en fusta per ell en 1713. En aquella època, Harrison encara no havia complit 20 anys, però les seues construccions tenien una gran qualitat tècnica, desafiant el fregament i el desgast amb l'ús de fustes autolubricants i d'un disseny cuidadós que aprofitava les màximes característiques resistents dels materials utilitzats.

Dues de les millores més notables en el camp de la rellotgeria van ser introduïdes per Harrison, la primera de les quals és un pèndol autocompensat per temperatura, i l'altra l'escapament grasshopper, que van permetre avanços significatius en l'art de medir el temps amb exactitud. Utilitzant una combinació de dos metalls units convenientment, Harrison podia compensar les variacions en la posició del centre de gravetat del pèndol, minimitzant el seu desplaçament a causa de la temperatura i les desviacions degudes a aquests moviments. El resultat del seu esforç es veu recompensat amb errors de l'ordre d'un segon al mes en les maquinàries equipades amb aquestos avanços, mentre que en la seua època, els rellotges de la millor qualitat es desviaven més d'un minut al dia. A continuació podeu vore l'esquema del escapament grasshopper:
No obstant això, s'havia demostrat que el pèndol era únicament vàlid en terra ferma, ja que les ones feien que es desviara de la seua magnífica precisió, i per això Harrison va desenvolupar un altre sistema per al rellotge marí. El 1730 es va reunir amb alguns integrants del Consell de la Longitud per tal d'explicar-los les seues idees, i després de la seua aprovació, va construir el H-1, el primer cronòmetre marí, fabricat principalment amb bronze i fusta. Aquest rellotge es va enviar per ordre de la Societat Reial a Lisboa, i posteriorment va tornar a Anglaterra, mantenint una gran precisió en tot el trajecte. En retornar, Harrison va manifestar la seua voluntat de desenvolupar un nou rellotge més compacte i més precís, i el Consell de la Longitud va prometre financiar-lo amb 500 lliures, de les quals la meitat es donarien abans de la prova, i l'altra meitat després de la prova del rellotge en el viatge a les Índies Occidentals, amb la condició que els dos rellotges (H-1 i H-2) quedarien en poder del Consell. A continuació teniu les imatges del H-1 i H-2:











Harrison va acceptar i va procedir a desenvolupar aquest nou H-2, encara que aquest cronòmetre mai es va embarcar a bord d'una nau. No obstant això, sí que es van efectuar mesures de la seva precisió, extraordinàriament elevada per a l'època. Després d'aquest pas, Harrison va continuar innovant, demanant de tant en tant financiació al Consell, i dinou anys d'esforç van donar pas al nou H-3 (1757), mentre el mètode de la distància lunar també guanyava adeptes gràcies a l'aparició de l'octant, i posteriorment el sextant, instrument que permitia la determinació de la longitud en conjunció amb un mapa del cel, encara que la facilitat d'ús del nou H-3 front als mètodes astronòmics afavorien Harrison:
Aquest projecte va requerir noves invencions en quant a compensació de temperatura, i també en el camp de la reducció del fregament en les parts mòbils, on es va desenvolupar un sistema de rodaments de boles que permitia minimitzar les pèrdues per fregament als eixos. No obstant això, el H-3 pesava 27 kilos, i media uns 60 cm d'alt per 30 cm d'ample, unes dimensions grans però menors a les exigides.

No obstant això, per als astrònoms el cronòmetre resultava una solució poc viable, i argumentaven en contra d'aquest al Consell, òrgan que va anar canviant la seua posició favorable cap a Harrison per l'escepticisme absolut, encara que açò no va desanimar el rellotger, que va presentar el quart cronòmetre (H-4) el 1759, establint un rècord d'exactitud en un viatge a Jamaica, on en 81 dies es va retrasar únicament 5,1 segons. A pesar d'aquests resultats extraordinaris el Consell no va atorgar el premi a Harrison, qui va haver d'esperar un temps a causa de les nombroses disputes entre astrònoms i rellotgers. Fotografia del H-4, de 13 centímetres de diàmetre i un pes aproximat de 1,5 kilograms:
En els pròxims dies continuaré la història del problema de la determinació de la longitud amb la tercera i darrera part.