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¿Por qué los coches consumen mucho más cuando pasas de 120 km/h?

El túnel de viento permite hacer pruebas aerodinámicas sobre los coches.

La potencia necesaria para vencer la resistencia aerodinámica no aumenta de forma proporcional a los cambios de velocidad. Eso es lo que explica que, a medida que aumenta la velocidad, la potencia requerida sa sustancialmente superior y, por tanto, se dispare el consumo de combustible.

La carrocería de un coche no se diseña buscando únicamente que sea atractiva, o que mantenga el lenguaje de diseño y la identidad del fabricante. Cada línea está desarrollada teniendo en cuenta un concepto crítico que es la aerodinámica y, sobre todo, en modelos de altas prestaciones por deportividad o segmento.

Probablemente habrás notado que tu coche tiene un determinado consumo a 120 km/h, como velocidad de referencia, y que este consumo comienza a subir de forma destacable cuando se aumenta la velocidad. Hay muchos factores que condicionan el consumo de combustible de un vehículo, pero de nuevo tenemos que hablar de aerodinámica como concepto clave.

Fuerzas y desplazamiento

Al movimiento de un vehículo se opone una fuerza denominada resistencia aerodinámica. Cuando el vehículo se desplaza lo hace en contra del propio aire y hay cuatro factores a tener en cuenta: la densidad del aire, la velocidad de desplazamiento del vehículo, la superficie frontal del mismo y también el coeficiente de resistencia aerodinámica.

Esta resistencia aerodinámica sigue una fórmula; es decir, que viene definida por la densidad del aire (p) por la velocidad (v) al cuadrado por los metros cuadrados de superficie frontal (A) y por el coeficiente de resistencia aerodinámica (Cw) entre dos.

Viendo la fórmula ya podemos comprender que la velocidad tiene relación, y mucha, en el coeficiente de resistencia aerodinámica. Siguiendo un ejemplo más práctico, si pasáramos de 60 km/h a 120 km/h estaríamos duplicando la velocidad, mientras que la resistencia aerodinámica se habría multiplicado por cuatro. Pero ¿qué tiene que ver esto con el consumo?

Resistencia aerodinámica, velocidad y consumo del coche

Como avanzábamos, la resistencia aerodinámica es una fuerza opuesta al movimiento del coche, y esto quiere decir que la potencia que necesitaremos para alcanzar una determinada velocidad, a medida que aumenta la resistencia aerodinámica, será mayor. Concretamente, esta potencia se elevará al cubo.

De nuevo, siguiendo un ejemplo más práctico, en este paso de 60 km/h a 120 km/h, en nuestro coche, habríamos pasado a cuatro veces más de resistencia aerodinámica y la potencia necesaria, para alcanzar esta velocidad, sería ocho veces mayor. Esto es, precisamente, lo que explica que el consumo se eleve de manera destacable cuando aumentamos la velocidad.

Sustituir los espejos retrovisores por cámaras reduce la superficie frontal y, por tanto, la resistencia aerodinámica.

Pero no solo es cuestión de velocidad. El consumo, si nos centramos en revisar la resistencia aerodinámica, se ve afectado también por otros factores como, por ejemplo, el estado de las ventanillas. Si las llevamos abiertas, el aire entrará en el vehículo provocando una mayor resistencia al avance y, por lo tanto, haciendo que necesitemos más potencia -y combustible- para mantener una idéntica velocidad.

Cómo le afecta al consumo de tu coche pasar de 120 km/h por la aerodinámica

Siguiendo la fórmula de la resistencia aerodinámica, vamos a considerar un coche que nos ofreciera 2,5 metros cuadrados de superficie frontal y un coeficiente aerodinámico de Cx 0,29, con una densidad de 1,29 kilos por metro cúbico del aire. Todos estos datos van a mantenerse inalterados en nuestros cálculos, a diferentes velocidades, para comprobar cómo la velocidad afecta a la resistencia aerodinámica.

En este coche, a 120 km/h, nos 'enfrentamos' a 519,58 N. Si circulásemos a 130 km/h esta fuerza crece hasta los 609,79 N y a 140 km/h, con nuestro mismo coche, la fuerza del aire es de 707,21 N. Sin embargo, a 100 km/h la fuerza opuesta sería de 360,82 N. Pero ¿qué hay de la potencia que necesitamos para vencer esta fuerza opuesta?

En estos cálculos están despreciándose otras fuerzas opuestas como son la resistencia a la rodadura, por ejemplo. Pero son datos ilustrativos para comprender en qué medida la velocidad afecta al consumo, por la resistencia aerodinámica. De tal modo que solo tendríamos que multiplicar la resistencia aerodinámica por la velocidad para conocer la potencia necesaria única y exclusivamente para vencer la fuerza que ejerce el aire en contra del desplazamiento del vehículo.

El coeficiente aerodinámico puede medirse en un túnel de viento, con el vehículo estático.

El cálculo es idéntico a modificar la fórmula con la que estábamos tratando anteriormente para, en lugar de calcular la velocidad al cuadrado, hacerlo al cubo. Así, igualmente, tendríamos la potencia, y en cualquiera de los casos la unidad es en kW, aunque haremos la conversión a CV.

En la tabla anterior puedes comprobar que, para vencer única y exclusivamente la fuerza del aire, ejercica en contra del movimiento de nuestro vehículo, necesitamos mucha más potencia cuando circulamos a 140 km/h que cuando lo hacemos a 100 km/h, por ejemplo.

Es muy gráfico comprobar que, mientras que a 100 km/h necesitaríamos únicamente 50 CV de potencia para vencer la resistencia aerodinámica, al aumentar la velocidad en tan solo 30 km/h, hasta los 130 km/h, ya necesitaríamos más del doble de potencia: 108 CV para un mismo vehículo.

Y esto, que no es más que la resistencia aerodinámica, explica por qué cuando superamos los 120 km/h -como velocidad de referencia-, el consumo de nuestro vehículo empieza a dispararse. Ignorando otros muchos factores, como comentábamos anteriormente, que también repercuten de forma directa o indirecta sobre el consumo de combustible de nuestro vehículo.

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