Ambos están orientados al mundo de la competición. Sin embargo, mientras el de Magneti Marelli tiene como destino exclusivo la Formula 1, Bosch ofrece una solución modular que puede adaptarse a muchas otras categorías.

El sistema de Magneti Marelli resulta relativamente sencillo y “clásico”. Consta de una batería donde se almacena la energía recuperada por un motor-generador de 60kW (según especificado por la reglamentación para 2009 de la Fórmula 1), que será también el encargado de convertirla de nuevo en energía mecánica cuando el conductor lo requiera.

Bosch, por su parte, sigue teniendo un motor-generador que convierte la energía cinética en eléctrica y viceversa, pero para almacenar esta energía ofrece dos opciones. La primera y lógica, como el sistema de Magneti Marelli, es mediante baterías. La segunda y más interesante desde el punto de vista técnico es mediante rotores que giran hasta entre 140.000 y 160.000 rpm en el vacío.

La pregunta es, ¿cómo se almacena en un elemento mecánico (unos rotores) una energía que se ofrece como electricidad? Por lo poco que ha trascendido hasta el momento (o lo poco que yo he sabido encontrar, a falta de que ambas compañías publiquen más datos) cada uno de estos rotores parece ser a su vez el rotor (valga la redundancia) de un motor eléctrico, que se acelerará o decelerará (almacenando o devolviendo energía) en función de la excitación a la que los someta el estator, alimentado por el motor-generador principal.

Para mitigar los efectos giroscópicos (momentos de giro que aparecen cuando una masa en rotación es obligada a girar según un eje distinto al propio, como ocurrirá con estos sistemas cuando el vehículo que disponga de ellos trace una curva), estos rotores se instalan de dos en dos, con sentidos de rotación opuestos. A partir de ahí, el sistema es expandible a base de instalar tantos de ellos como sea necesario, en función de lo que la reglamentación permita (en los Fórmula 1 de 2009 sólo se permitirá almacenar hasta 400 kJ de energía por vuelta).

Está por ver qué equipos harán uso de estos sistemas, pero todo parece indicar que Ferrari ha colaborado con Magneti Marelli en el desarrollo del suyo, mientras que Bosch competirá por el resto del mercado con Flybrid y Zytec. Williams, por su parte, es el único equipo que ha demostrado estar intentando desarrollar una solución propia.

Volveremos sobre el tema conforme haya información más detallada sobre estos sistemas. Por el momento, es posible ver algunas imágenes en la revista Racecar Engineering aquí y aquí.

Es lo que podría ocurrir si nos cruzamos con un eROCKIT, un ingenio diseñado y fabricado por Stefan Gulas. Se trata de algo parecido a una motocicleta eléctrica, en la que además el conductor dispone de un par de pedales, como si de una Vespino se tratara. Sólo que estos pedales no mueven directamente el vehículo.

En su lugar, es el motor eléctrico de 12 CV el que mueve en exclusiva la rueda trasera. Pero lo hará con un esfuerzo proporcional al realizado por el conductor: los propios pedales son el mando del acelerador. El creador defiende que conducirla es algo muy parecido a llevar una bicicleta, algo muy intuitiva incluso para quien nunca ha llevado una moto (yo pedaleo, el biciclo avanza), pero con una sensación de poderío muy superior, como si nuestras pedaladas fueran hasta 50 veces más potentes.

Las pedaladas del conductor, no obstante, también pueden servir para aportar carga a las baterías. Si el trabajo del motor puede ser 50 veces el del conductor, el 2% extra que su esfuerzo representaría en esas condiciones no parece aportar gran cosa, pero ahí está.

Y el ingenio, por último, dispone de frenada regenerativa, como todo híbrido que se precie. Así y todo su autonomía no pasa de 60 u 80 km. El tiempo de carga de las baterías, de iones de Litio, es de 3 a 4 horas, y la velocidad máxima, de 80 km/h. Unas cifras que parecen limitar su uso exclusivamente a la ciudad, por mucho que en la web del fabricante se asegure que, puesto que alcanza los 80 km/h, es legal circular con ella por una autopista.

El precio, y está bien escrito, es de 30.000€. Más info en su página web, o en este vídeo.

Medio en broma, medio en serio, cada vez que me habla de alguno de ellos que está viviendo una situación difícil en casa me dice lo mismo: “Deberían exigir un carnet para tener hijos”. Algo que garantizara, en la medida de lo posible, que los padres tengan una mínima capacidad para educar a los crios y proporcionarles el entorno adecuado en el que desarrollarse y ser capaces de enfrentarse a la edad adulta.

En muchas ocasiones esto no es posible por circunstancias ajenas, inevitables, de las que los padres son tan víctimas como los niños. Pero no son pocas en las que no hay excusa posible para el comportamiento de algunos padres, que no solamente condicionan de manera absurda el desarrollo personal de sus hijos, sino que directamente ponen su vida en peligro.

Algo así ocurrió el pasado 30 de octubre en la carretera PO-552 que une Vigo con A Guarda. Un Audi A4 con cuatro ocupantes colisionaba contra un autobús escolar que veía en sentido contrario. Lo último que he podido leer al respecto es que la conductora está en estado crítico en un hospital. Su pareja, que ocupaba el asiento del acompañante falleció. Al igual que sus dos hijos, de 17 y poco más de un año de edad, que viajaban sin el correspondiente cinturón y “sin hacer un correcto uso de la sillita infantil”, según un periódico local.

Sí, me conozco la excusa perfectamente.”Pues nosotros bien que hemos ido en el asiento de atrás sin cinturón cuando éramos críos y no nos ha pasado nada”. Cierto. Un argumento irrebatible. Es un hecho innegable que a los que estamos aquí no nos pasó nada. Pero a los que si les pasó ya no pueden dar su opinión.

Bueno, vale, había excusas. Hasta hace dos décadas había muy pocos coches que tuvieran cinturones traseros. Lo de la sillita elevada era ciencia ficción. Y la falta de sensibilidad por la seguridad, porque la ignorancia al respecto por ahí le sigue andando, era mucho menor que ahora.

Pero hoy en día no hay excusa posible ante el hecho de que dos niños mueran en un accidente de tráfico y no llevaran el cinturón de seguridad, o una sillita adecuada. Nadie puede asegurar que eso les hubiera salvado, pero de nuevo no excusa. Ningún ser humano merece venir al mundo para terminar su corta existencia a manos de la irresponsabilidad, inconsciencia o simple desidia de sus padres.

Gente así jamás debería tener hijos. Todos ellos se merecen algo mejor.

Hay varias estrategias para conseguir mejores resultados, pero la más extendida es el llamado Filtro de Kalman. Su descripción matemática no es complicada, pero no es el sitio ni el momento para hacerlo, y una búsqueda en Google da decenas de entradas que lo explican mejor que como yo podría. Así que me limitaré a describir sucintamente su aplicación a este caso.

Lo que hace el filtro de Kalman es promediar la información de ambos tipos de sensores (GPS e IMUs) cuando ambas están disponibles, y lo puede hacer de manera adaptativa. Cuando considere que la señal del GPS es buena (por factores como el número de satélites visibles y la posición de estos, entre otros), puede dar más credibilidad a esta información, realizando correcciones más agresivas sobre lo predicho por los sensores inerciales.

Cuando por el contrario detecte que la señal del GPS es poco fiable (hay pocos satélites o están muy cerca entre ellos, la velocidad del coche es muy baja y por tanto su cálculo del rumbo no es válido), ignorará en mayor medida esta información y realizará correcciones muy pequeñas sobre lo dictado por la IMU, a la que dará por tanto mayor “credibilidad”.

La figura siguiente muestra un ejemplo de este tipo de fusión de datos. La línea roja muestra la trayectoria del vehículo medida por sensores inerciales o similares, la azul la indicada por el GPS, y la verde la obtenida combinando ambas fuentes.

Se observa que en un momento dado llega una lectura errónea del GPS (el punto de la línea azul que se aleja 45 metros a la izquierda de la trayectoria real). Si el algoritmo de fusión de datos es no obstante capaz de detectar que en esos instantes la señal del GPS es poco fiable, hará más caso a lo dictado por la IMU (la línea verde permanece mucho más cerca de la trayectoria real que de la marcada por el GPS.

Un caso extremo se dará cuando entremos en un túnel: en ausencia de señal de los satélites no hay información del GPS de la que fiarse, así que no le quedará más remedio que creerse lo que diga la IMU. Pero en este caso, como vimos hace ya unas entradas, la trayectoria calculada empezará a desviarse de la real, y si el túnel es largo podemos llegar a acumular un error considerable.

La ventaja es que esto también puede ser corregido por el Filtro de Kalman. La principal fuente de estos errores era, como vimos, el bias o falta de centrado de los giróscopos y acelerómetros. Es posible modelizar matemáticamente el filtro de forma que estos errores también aparezcan como variables en las ecuaciones del sistema, lo mismo que otras como nuestras coordenadas o nuestra velocidad, y dejar que sean estimadas por el propio filtro sin necesidad de que el fabricante calibre uno a uno sus sensores. Si conocemos esos errores, la propia señal de los sensores inerciales puede ser corregida aun cuando la señal GPS desaparezca temporalmente.

Una forma intuitiva de verlo: imaginemos que tenemos una brújula magnética como sensor, y la observamos mientras circulamos por una carretera que sabemos positivamente que discurre en línea completamente recta hacia el norte. Sin embargo la brújula indica permanentemente 5º hacia el oeste, así que deducimos que tiene un error. Si suponemos que ese error es constante en toda situación (que en el caso de los giróscopos es bastante suponer, pero así y todo lo ganado ya es mucho), a partir de ese dato podremos corregir mentalmente su lectura y guiarnos eficazmente con ella, por imprecisa o mal fabricada que estuviera (sí, para que una brújula magnética tenga un error así hay que proponérselo, pero no me desmonten el símil).

No me consta que haya navegadores aftermarket que incorporen giróscopos o acelerómetros para apoyar al motor GPS. Lo cual no significa que no los haya; por poderse, se puede hacer. El problema es que en un navegador de este tipo los sensores inerciales no tienen posibilidad de saber cómo están orientados dentro del coche. Es como si a nosotros nos meten en un avión sin ventanillas, sin luces, completamente a oscuras, sin saber cómo estamos sentados en él, y empiezan a hacer acrobacias con nosotros dentro. Notaremos aceleraciones y giros, pero no sabremos cuáles de esas sensaciones se deben a los movimientos del avión y cuáles a la gravedad, y no sabremos dónde está el suelo. Pues lo mismo le pasaría al giróscopo en cuestión.

Este problema desaparece si hablamos de navegadores ofrecidos por el propio fabricante. No tengo acceso a cómo funcionan estos sistemas, pero muchos de ellos ofrecen una suavidad de movimientos en pantalla y una respuesta a giros a muy baja velocidad inalcanzable para un navegador basado sólo en GPS. Y estos sistemas tienen a su disposición las señales provenientes del acelerómetro y giróscopo del sistema ESP, que se encuentran cuidadosamente fijados y alineados en el interior del vehículo. Lo lógico es que se estén aprovechando de esa información, disponible para cualquier dispositivo que se conecte a la red de datos del coche, para fusionarla con la proveniente del GPS y aumentar con ello su precisión.

Veíamos en las dos anteriores entradas que tanto los sistemas por GPS como por sensores inerciales tenían ventajas y desventajas. Cada vez que nos encontramos con una situación así en cualquier ámbito, técnico o de la vida diaria, nos hacemos la misma pregunta: ¿qué pasaría si pudiéramos quedarnos con lo mejor de las dos opciones?

Al contrario de como por desgracia ocurre en la vida diaria, en este caso sí es posible combinar la información procedente de un receptor GPS y una unidad inercial para conseguir unas medidas que combinen la estabilidad a largo plazo del primero con la velocidad de respuesta y precisión a corto plazo del segundo. Es una aplicación sencilla y fácil de entender de lo que se llama “fusión de datos”, que trata sencillamente de combinar sensores diferentes para obtener un mismo tipo de información, pero con mayor precisión que la que cada uno de ellos por separado podrían proporcionar. La fusión de datos encuentra uso en otros campos dentro de la automoción, de los que Varg Borgarnes os podrá hablar largo y tendido.

Recordemos que un receptor GPS económico suele dar la señal de posición una vez por segundo. En cuanto llegue esa primera información ya tenemos resuelto el primer problema que veíamos de la navegación inercial: ya sabemos (aproximadamente al menos) de dónde partimos.

Sabemos además que para la siguiente actualización de nuestra posición deberemos esperar al menos un segundo. Pero mientras tanto podemos reconstruir nuestra trayectoria tan suavemente como queramos a partir de varias señales de entre las ofrecidas por un giróscopo, uno o dos acelerómetros y las velocidades de rotación de las ruedas del coche (que nos dan los sensores del ABS) que, recordemos, tienen una frecuencia de muestreo (la frecuencia a la que nos ofrecen mediciones) de decenas o cientos de Hertzios.

Pero sabemos que esas señales no son del todo precisas, y que el cálculo de nuestra trayectoria divergirá poco a poco de la real, como veíamos en la anterior entrada. Varg decía en su escrito sobre el navegador inercial de Honda que el conductor debía actualizar la posición del navegador periódicamente para corregir ese desvío. En nuestro caso podemos dejar que el sistema haga esto una vez por segundo, conforme le van llegando actualizaciones de posición del GPS.

La cosa, hasta aquí, no es complicada: reconstruimos la trayectoria con las señales de los sensores inerciales, y en cuanto el GPS nos dice dónde estamos en realidad, corregimos el desvío de nuestra trayectoria calculada y nos recolocamos donde el GPS nos dice que estamos. Y así vamos repitiendo hasta nuestro destino. Entre señal y señal de GPS podemos calcular muchas veces dónde estamos, y el error acumulado durante ese segundo nunca pasará de unos pocos metros, por mala que sea nuestra IMU.

Pasa que veíamos que el GPS tampoco puede darnos nuestra posición con gran precisión, y aunque los navegadores lo disimulan bien, si por él fuera iríamos dando saltitos entre los distintos carriles de la vía y vías de servicio, cunetas o maizales que se encontraran a ambos lados de la carretera. La cosa no puede entonces ser tan sencilla como recolocarnos de golpe donde dicte el GPS cada vez que nos dice dónde cree que estamos, si ni siquiera él lo sabe con precisión.

Además, habrá situaciones en las que la fiabilidad del GPS sea buena (una llanura a cielo abierto) y otras que no tanto (presencia de obstáculos como árboles, edificios o montañas.

¿Cómo encontrar entonces una solución mejor? Os dejo pensarlo un par de días

Punto de inicio

Andrey apuntó muy bien. “Por la imposibilidad de establecer siempre las coordenadas iniciales exactas, a partir de la cual, el giroscopo pudiera comenzar a calcular”. Con giróscopos y acelerómetros podemos reconstruir la trayectoria que ha llevado nuestro coche a partir del punto de partida, pero ninguno de ellos tiene forma de saber dónde se sitúa éste.

Oalfonso proponía la solución lógica: el conductor fija ese punto de partida, y a partir de ahí el sistema ya nos localiza. Pero peca de optimismo al afirmar que “tiene que aguantar bastante tiempo hasta la siguiente actualización”. Deduzco por su mensaje que trabaja con equipamiento de grado militar, y es posible que a esos niveles haya auténticas maravillas. Lo supongo, si los aviones cruzaban el Atlántico desde mucho antes de que se pusiera en marcha cualquier sistema de localización por satélite, o las naves Apollo llegaron a la Luna hace ya 39 años (la Luna es muy grande y se ve, pero el margen de error admisible en la órbita en la que debían inyectarse ni era tan grande, ni se podía ver).

Sesgo del giróscopo

El problema es que un giróscopo económico, como los que pueden equipar el ESP de nuestros coches, o el que debería llevar un sistema de navegación si el fabricante quiere venderlo a un precio razonable, no ofrecen esa precisión de la que habla oalfonso.

Hay varias causas, pero la más importante es el sesgo, descentrado, bias, o “falta de cero” del sensor. Cuando el vehículo no esté girando (porque esté parado o se desplace en línea recta), el giróscopo debería marcar exactamente 0 grados/seg de velocidad de rotación. La realidad es que siempre habrá una pequeña desviación, de modo que aun cuando el vehículo circule en línea recta, el sistema de navegación creería que en realidad se está girando y, por tanto, mostraría una trayectoria que se separa progresivamente de la real.

Lo malo es que este sesgo no es predecible, salvo desde un punto de vista estadístico. En función del proceso de fabricación, el fabricante del sensor podrá garantizar que sólo un tanto por ciento de las unidades tendrán un sesgo superior a un determinado valor. Fuera de ahí es imposible saber cuánto se desvía un sensor en particular ni en qué sentido lo hace, salvo que se prueben y calibren uno a uno. Pero como esto es inviable en una producción a gran escala, no es posible conocer ese error para compensarlo en los cálculos del navegador. Y aún así seguirá estando supeditado a pequeños errores de orientación al instalarlo en el vehículo, no linealidades, etc.

Cuanto mayor sea la precisión (y el coste) del giróscopo, menor será este desvío. Pero en un giróscopo empleado en un ESP (ver nota al final) no es raro encontrarse desviaciones de 0,2 grados/seg o más. Puede parecer un valor muy pequeño, pero al ir integrándolo con el paso del tiempo, el error acumulado acaba siendo inaceptable al cabo de unos pocos minutos.

Trayectoria real y calculada con un giróscopo con un pequeño sesgo

La figura anterior muestra un recorrido de unos pocos kilómetros por carretera, y la reconstrucción del mismo a partir de la velocidad del coche y un giróscopo con ese mismo sesgo. Ambos empiezan en el mismo punto, pero tras unos pocos minutos de circulación, el recorrido dictado por el giróscopo se ha separado casi dos kilómetros del real.

La situación podría ser tan absurda que si circuláramos en línea recta durante sólamente 30 minutos a una velocidad constante, un sistema de navegación apoyado en un giróscopo con ese sesgo de 0,2 grados/seg nos diría que hemos llegado… exactamente a nuestro punto de partida después de haber descrito una trayectoria perfectamente circular. O incluso dejando el coche aparcado pero con el navegador funcionando, cuando volviéramos de hacer un recado tras únicamente 15 minutos el giróscopo nos afirmaría convencido que el coche está apuntando exactamente en sentido contrario a como lo dejamos estacionado.

Es posible conseguir giróscopos más precisos por no mucho dinero, pero nos seguiría pareciendo inaceptable tener que relocalizar a mano nuestra posición actual cada 100 ó 200 km. El GPS, sin embargo, nos habrá guiado dando saltitos, perdiendo la señal en algunas zonas, mintiendo en algunas situaciones respecto al rumbo y la velocidad, y confundiendo nuestro carril con la vía de servicio que discurre paralela a 15 metros de nosotros. Pero después de otros 200 km seguirá confundiendo la autovía con otra vía de servicio, cuando un navegador inercial económico estaría confundiendo Ávila con Madrid.

¿La mejor solución? Una combinación de GPS y unidad inercial (Inertial Measurement Unit o IMU para los amigos), como bien apuntaba oalfonso. El cómo y el por qué, otro día.

Nota sobre el ESP: El conjunto mínimo de sensores inerciales de un control de estabilidad se reduce a un giróscopo (que mide la guiñada del coche) y un acelerómetro (que mide la aceleración lateral).

Varg Borgarnes hablaba hace unos días en su blog seguraMENTE del primer sistema de navegación para el automóvil presentado por Honda en 1981. Según comentaba, el cacharrillo en cuestión basaba su funcionamiento en un sistema inercial, y en uno de los comentarios oalfonso defendía que estos sistemas tenían una precisión muy superior a la de uno basado en GPS. Ni sí ni no, sino todo lo contrario. Recojo el testigo.

Sistemas inerciales

Los sistemas inerciales se basan en acelerómetros y giróscopos. Su propio nombre lo dice: los primeros miden aceleración lineal y los segundos velocidad de giro (de guiñada) en el vehículo en que van montados. Pero sólo miden aceleraciones y velocidades de giro, no nos dicen dónde estamos. Eso lo tenemos que calcular a partir de la información que nos dan.

El procedimiento es sencillo. Si yo estoy girando sobre mí mismo y tengo un giróscopo que me dice que lo hago a una velocidad de 10 grados por segundo, sé que un segundo después mi orientación respecto a la original habrá cambiado 10 grados, dos segundos después 20 grados, tres segundos después 30, y así sucesivamente. En términos matemáticos, hay que integrar una vez (la integral de la velocidad es una distancia).

Si además tengo un acelerómetro que me dice que estoy acelerando 10 km/h por cada segundo, sé que al cabo de un segundo mi velocidad será 10 km/h, al cabo de dos segundos iré a 20 km/h, al cabo de 3 a 30 km/h, etc. Hemos integrado una vez, pasando de aceleración a velocidad. Pero como lo que quiero es posición, tendré que integrar una segunda vez para pasar de velocidad a posición. Ahorrándonos las matemáticas, al cabo de un segundo habré recorrido 1,4 metros, tras dos segundos 5,6 metros y tras 3 segudos, 12,5 metros. Si voy pintando en un mapa sucesivamente la distancia que he avanzado en cada segundo con la orientación que llevaba, iré reconstruyendo mi trayectoria, como supongo que debían hacer los antiguos navegantes (a intervalos de tiempo mucho mayores, yo he usado un segundo por conveniencia de la explicación).

De una manera mucho más rápida (20, 100 o 250 veces por segundo son valores bastante habituales), eso es lo que hace un sistema inercial. Y lo hacen con mucha precisión. Ya no de metros, como abogaba oalfonso, sino mucho mayores.

Sistemas GPS

Frente a esa precisión y frecuencia de los giróscopos y acelerómetros, los sistemas GPS instalados en nuestros navegadores tienen de manera universal una frecuencia de muestreo de 1 Hz. Sólo nos dicen dónde estamos una vez por segundo, por eso la pantalla del navegador va “a saltos” (algunos a saltos más cortos de 1 segundo, pero esos o se apoyan en otros sensores, o hacen trampa; la información les sigue llegando cada segundo). Hay procesadores GPS que pueden recibir y procesar la señal de los satélites a mayor velocidad. Que yo haya visto, los hay de 5, 10 y 20 Hz. Pero porque son mucho más caros, y porque en realidad no son necesarios para un sistema de navegación, sólo se utilizan en otro tipos de aparatos.

Además de esa lentitud, en comparación con los sistemas inerciales el GPS es horriblemente impreciso. Aun cuando el gobierno de los EEUU desactivó en mayo de 2000 la función SA (Selective Availabilty), que limitaba la precisión alcanzable por cualquier receptor no perteneciente a su ejército, un GPS no puede decirnos por regla general dónde estamos con un error menor de 10 ó 15 metros. Y según las condiciones, de ahí para arriba. Si la flechita que representa nuestro coche en la pantalla del navegador no se sale (habitualmente) de la carretera es porque también hace trampa y nos coloca en la carretera más cercana a la posición dictada por el receptor GPS, no porque éste lo haga con tanta precisión

A modo ilustrativo, las dos imágenes siguientes muestran a vista de pájaro la trayectoria de un vehículo que da varias vueltas a una rotonda. La de la izquierda corresponde a un receptor GPS, y la de la derecha a la reconstruida a partir de las mediciones de un giróscopo, ambos de bajo coste. Hablan por sí mismas.

Así las cosas, donde los sistemas inerciales nos dan precisiones de centímetros, el GPS la da de bastantes metros. Donde los acelerómetros y giróscopos nos dan lecturas hasta cada pocas milésimas de segundo, el GPS las da cada segundo (datos como la velocidad u orientación, según el aparato, hasta cada 2 ó 5 segundos). Para colmo, la recepción de la señal de los satélites es problemática con obstáculos como edificios o incluso árboles, y se pierde por completo cuando nos metemos en un túnel, mientras que en los sistemas inerciales tiene siempre la misma calidad pues no dependen de ningún sistema externo. Y hay acelerómetros más baratos que un procesador GPS.

¿Por qué los navegadores funcionan entonces por GPS?

Buena pregunta O;-)

Pongamos ahora que el ciclista va a una cierta velocidad y simplemente quiere llanear sin ganar más velocidad, dejando que la bicicleta siga por sí misma. Deja de hacer fuerza con las piernas y suelta los pies de los pedales (se pone en “punto muerto”). Pero como nuestro ciclista rarito no puede dejar de moverlas para no destrozarme el símil, tiene que mantenerlas en movimiento por sí mismo. Y eso le cuesta energía aunque sólo sea para vencer su propio peso al subirlas para después dejarlas caer con cada pedalada al aire (al margen de la ortopédica posición que adoptaría, que podemos ignorar). Es lo que tiene que hacer el motor si pisamos el embrague: tiene que aportar su propia energía para mantenerse en movimiento.

Si en vez de eso dejamos que el ciclista descanse sus pies sobre los pedales (soltamos el embrague y dejamos una marcha engranada), sus piernas se moverán al ritmo que marque la velocidad de la bicicleta y (no olvidemos que es de piñón fijo) el plato y piñón que lleve seleccionados. No tendrá que hacer fuerza para seguir moviéndolas, la propia bicicleta las arrastra. Del mismo modo que no se requiere ningún aporte de combustible al motor para seguir girando, puesto que el resto del coche lo arrastra. La bicicleta (y el coche) han acumulado suficiente energía cinética gracias a la velocidad que llevan para ir empleándola poco a poco en vencer el peso de las piernas (y los rozamientos del motor) y las resistencia de rodadura y aerodinámicas de la bicicleta y su cuerpo (o de todo el coche). Ambos perderán velocidad más rápidamente, pero a cambio de no gastar nada de energía durante esos instantes (en forma de hidratos o gasolina).

Cada vez que consigamos bajar una pendiente de carretera, o perder velocidad en un carril de deceleración, o nos dejemos llevar hasta un semáforo, con el motor engranado y sin acelerar, habremos circulado unos segundos sin inyectar ni una gota de combustible. Lo ahorrado no es mucho, el motor no consume tanto al ralentí. Pero si además conseguimos conjugar esas maniobras con tener que frenar lo menos posible al final de la pendiente, o al llegar al semáforo o al STOP (cuanto menos frenemos, menos combustible habremos empleado con anterioridad para malemplearlo en la frenada), tendremos varias estupendas herramientas para hacer un uso eficiente de nuestro combustible.

Y si le ponemos un poco de interés, hasta para encontrar otra forma de disfrutar de esa activa y consciente interacción entre el hombre, la máquina y los demás usuarios que la conducción nunca debería dejar de ser.

Esto es algo que mucha gente conoce. Tanta, que no pensaba traer este tema a este rincón por haber sido tratado tantas veces y en tantos sitios. Hasta que hace unos días Rubo dejó un comentario en una de las entradas de este blog citando una explicación que una vez leyó al respecto y que al parecer le gustó. Y hasta que hoy he visto que el tema vuelve a escena en el foro de esta misma revista. Así que bueno, vamos allá.

El motor tiene, aparte de en su trabajo de impulsar al coche, una serie de resistencias que vencer para simplemente mantenerse girando. Fricciones de todas las piezas que tienen movimiento relativo entre sí, succión y expulsión de aire hacia y desde los cilindros a través de los colectores de admisión y escape, y bombeo de agua y aceite a través de sus conductos, fundamentalmente. Si queremos que el motor permanezca girando por sí mismo al ralentí sin pararse, es necesario inyectar la cantidad de combustible suficiente para generar la energía necesaria para compensar esas pérdidas. De lo contrario, su velocidad se reduciría hasta pararse.

Pero cuando circulamos con una marcha engranada, el embrague conectado y dejamos de acelerar, el motor no necesita de ese aporte de energía porque la puede absorber simplemente de la energía cinética del coche. Y lo podemos sentir muy fácilmente en un coche con cambio manual:

Pongámonos a una velocidad suficientemente alta (80 km/h, por decir algo) con una marcha que no sea la más larga (vale cualquiera, pero en tercera o cuarta lo notaremos mejor que en quinta o sexta), y soltemos totalmente el acelerador. El coche pierde velocidad a un cierto ritmo. Si instantes después pisamos el embrague, y desconectamos con ello mecánicamente el motor de la transmisión, el coche seguirá perdiendo velocidad pero a un ritmo menor.

Pierde velocidad porque todo el coche ofrece resistencias al avance (aerodinámica, de rodadura de los neumáticos, fricciones de la transmisión, etc). Si con el embrague sin pisar el coche pierde velocidad más rápidamente es precisamente porque a todas ellas le estamos sumando las que tiene que vencer el motor para mantener su rotación (el bombeo de aire, aceite y agua y las fricciones de las que hablábamos antes). No es necesario aportar esa energía en forma de combustible para vencerlas, ya lo hace él mismo por estar mecánicamente unido al resto del coche. Y la energía la toma de la energía cinética del coche, que disminuye a mayor ritmo que con el embrague pisado. Y lo seguirá haciendo hasta que la velocidad sea tan baja, y con ella el régimen del motor, que esté casi a régimen de ralentí. En ese momento volverá a inyectar combustible para intentar evitar que la velocidad siga cayendo y se cale. Pero no antes.

El símil que tanto le gustó a Rubo venía a ser… como contaré mañana :-)  La entrada queda tan larga con él que, sin ninguna imagen con que ilustrarla, resulta demasiado fea e invita poco a la lectura.

Son lo que se vienen llamando “Mild-hybrid”. Vehículos con sistemas híbridos muy sencillos, que al contrario de modelos como el Toyota Prius, los Lexus GS450h, LS600h y RX400h o el próximo Chevrolet Volt, se acoplan a un motor de combustión tradicional con muy pocas modificaciones en el sistema de transmisión. Carecen de algunas de las ventajas de estos, pero a cambio resultan más económicos de diseñar y fabricar y, precisamente por tener un funcionamiento aún más transparente de cara al usuario y asemejado al de un vehículo convencional, es posible que los responsables de marketing de ambas marcas los consideren más fáciles de asimilar para el público al que en buena medida van dirigidos, probablemente más clásico y poco receptivo a grandes cambios que el de otras gamas. Es previsible que este tipo de soluciones se extiendan a un relativamente gran número de modelos, mayor en todo caso que los “Full-hybrid”. En realidad, hay pocos impedimentos que justifiquen que un planteamiento tan sencillo como éste no llegue a todos los modelos.

En cierto modo, estos vehículos hacen lo que el automóvil debería haber hecho desde su invención: recuperar parte de la energía perdida en cada frenada. En carretera abierta y a velocidad sostenida hay poco que rascar para ahorrar energía, salvo mejorar la aerodinámica, la resistencia a la rodadura de los neumáticos, y la eficacia del motor de combustión. Pero en las ciudades nos hemos pasado 100 años derrochando millones y millones de Julios, frenada tras frenada, semáforo tras semáforo.

 
Desde un punto de vista práctico resulta absurdo consumir una fuente de energía en acelerar el vehículo para instantes después desperdiciarla alegremente a través de los frenos. Se han gastado enormes cantidades de dinero en mejorar lentamente el rendimiento de un invento, el motor de combustión, que en su concepto viene siendo el mismo que desde que se ideó, consiguiendo a duras penas y después de tantos esfuerzos aumentar su rendimiento hasta, con suerte, y en unas condiciones muy determinadas, un muy modesto 40%. Todo para encerrarlo a continuación en interminables atascos que reducen su aprovechamiento a una fracción de esta cifra.

Sí, si lo de los híbridos no se ha hecho antes es, al margen de porque no haya habido necesidad comercial, porque no ha resultado técnicamente “fácil” hasta ahora. Sólo ahora las baterías han mejorado su capacidad, y sólo ahora resulta económico desarrollar y fabricar sistemas electrónicos de control para controlar la gestión de la energía. Pero habría que preguntarse si la industria automovilística no habría sido capaz de impulsar los avances en baterías que sí ha exigido la de electrónica de consumo (teléfonos móviles, fundamentalmente), y si hubieran sido necesarios procesadores con la potencia de un ordenador de sobremesa de hace unos años para gestionar esta tarea cuando los coches no tenían ni ABS.

Por mucha pompa con que nos quieran vender los grandes avances tecnológicos de que nuestros coches disponen, no debemos perder la perspectiva de lo limitado de nuestras capacidades y lo lento de nuestros avances. Nos ha costado un siglo enchufarle un motor eléctrico a uno de combustión, cuando los dos llevaban décadas inventados, y cuando problemas técnicos mucho más complicados, pero también más resultones comercialmente, se han solucionado a lo largo de la historia del automóvil. Ya nos vale.