Que es más eficiente en bajadas?

Iniciado por ma4t, Agosto 14, 2019, 07:38:40 PM

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cativo

La verdad es que el tema es apasionante, así que aprovechando que por estas latitudes, llueve y hace viento, me he animado a calcular al energía de rozamiento del aire en un Kona, y  algún que otro número más. Os detallo los coeficientes que he usado, por si algún forero me corrige.
La resistencia aerodinámica obedece a la expresión P= 1/2 x S x C x d x V³, donde S es la superficie frontal, C el famoso Cx de coeficiente de penetración, d la densidad de aire, y V la velocidad.
S=2,43
Cx=0,29
d=1,225 (15º, 1 Atm)
Masa 1761Kg
Con estos parámetros tenemos :

Km/h  m/s P (KW)
6016,67     2,00
9025,00     6,74
10027,78     9,25
12033,33   15,99
14038,89   23,39

En el supuesto que el coche al inicio de la bajada mantiene la velocidad hasta el final y que no hay perdidas en almacenamiento e impulso, tenemos los siguientes resultados, por cada Km de bajada

Pendiente\Km/h    60     90     100           120       140
0,00 %    -33,30    -74,94   -92,51   -133,22   -181,33
1,00 %     14,63    -27,00   -44,57     -85,28   -133,39
2,00 %     62,57     20,94      3,36     -37,34     -85,45
3,00 %   110,51     68,88     51,30      10,60     -37,51
4,00 %   158,45   116,82     99,24      58,53      10,43
5,00 %   206,39   164,76   147,18    106,47      58,37
6,00 %   254,33   212,69   195,12    154,41    106,30
Donde los valores representan la energía en Wh, y los negativos corresponden a gasto de energía, y los valores positivos corresponden a generación de energía. El cruce por 0 corresponde a la velocidad "barrera"
Estos valores hay que aplicarles la corrección derivada del rozamiento de los neumáticos y de la eficiencia en regeneración (70%) y producción (70%). También la eficiencia en producción la podeis calcular como la diferncia entre la energia real y la energia aerodinámica.

Y como se hablaba tambien el tiempo, si bajamos a 60km/h tardamos 60s por km, y si vamos a 120km/h tardamos 30s.

Seguramente me haya colado en algo, si es asi pido disculpas.

Laberto

#61
Cita de: cativo en Octubre 24, 2020, 07:47:29 PM
La verdad es que el tema es apasionante, así que aprovechando que por estas latitudes, llueve y hace viento, me he animado a calcular al energía de rozamiento del aire en un Kona, y  algún que otro número más. Os detallo los coeficientes que he usado, por si algún forero me corrige.
La resistencia aerodinámica obedece a la expresión P= 1/2 x S x C x d x V³, donde S es la superficie frontal, C el famoso Cx de coeficiente de penetración, d la densidad de aire, y V la velocidad.
S=2,43
Cx=0,29
d=1,225 (15º, 1 Atm)
Masa 1761Kg
Con estos parámetros tenemos :

Km/h  m/s P (KW)
6016,67     2,00
9025,00     6,74
10027,78     9,25
12033,33   15,99
14038,89   23,39

En el supuesto que el coche al inicio de la bajada mantiene la velocidad hasta el final y que no hay perdidas en almacenamiento e impulso, tenemos los siguientes resultados, por cada Km de bajada

Pendiente\Km/h    60     90     100           120       140
0,00 %    -33,30    -74,94   -92,51   -133,22   -181,33
1,00 %     14,63    -27,00   -44,57     -85,28   -133,39
2,00 %     62,57     20,94      3,36     -37,34     -85,45
3,00 %   110,51     68,88     51,30      10,60     -37,51
4,00 %   158,45   116,82     99,24      58,53      10,43
5,00 %   206,39   164,76   147,18    106,47      58,37
6,00 %   254,33   212,69   195,12    154,41    106,30
Donde los valores representan la energía en Wh, y los negativos corresponden a gasto de energía, y los valores positivos corresponden a generación de energía. El cruce por 0 corresponde a la velocidad "barrera"
Estos valores hay que aplicarles la corrección derivada del rozamiento de los neumáticos y de la eficiencia en regeneración (70%) y producción (70%). También la eficiencia en producción la podeis calcular como la diferncia entre la energia real y la energia aerodinámica.

Y como se hablaba tambien el tiempo, si bajamos a 60km/h tardamos 60s por km, y si vamos a 120km/h tardamos 30s.

Seguramente me haya colado en algo, si es asi pido disculpas.

Gracias por el trabajo, @cativo!

A mí me dio pereza estudiar el modelo analítico completo y aproximé con una función exponencial las fuerzas de resistencia (y otras pérdidas) para recorrido en llano a partir de datos de consumo publicados para un VE tipo Kona o Niro. La función es: c=a+k·exp(b·v), donde c es el consumo en Wh/Km, v es la velocidad en Km/h, a=50 (modela el rolling y otras pérdidas lineales), k anda por 19-20, y b=0.0175. Para la parte de las cuestas metí el modelo físico directamente.

Si pongo a=0, me sale muy parecido a tus resultados. Como dices, metiendo en tu modelo la resistencia de rodadura (por ejemplo a partir de https://www.engineeringtoolbox.com/rolling-friction-resistance-d_1303.html ) y aplicando esas pérdidas, el modelo estaría (casi) completo. Faltaría el efecto del viento (casi trivial), de la temperatura sobre el rendimiento de la batería, la climatización, y el estilo de conducción (uf, esto es más complicado). Bueno, como alternativa tenemos ABRP  ;D

No parece que te hayas equivocado, y en caso contrario nada que disculpar. Como decía Julio Verne: "La ciencia, muchacho, está llena de errores, pero de errores útiles de cometer, pues, poco a poco, conducen a la verdad".

[Edito para corregir el enlace, que había puesto el de la resistencia aerodinámica.]


Tristán

Qué buenos análisis!!

Me voy a algo más terrenal, les encanta poner en las bajadas radares a 80 km/h o 100 km/h, así que te joden toda la estrategia de acelerar...

Yo creo que el resumen de los números es, a velocidades bajas, el aumento por resistencia aerodinámica es relativamente bajo de una velocidad a otra comparado con el resto de resistencias. Para una media de 70 km/h, es mejor subir a 50 km/h y bajar a 90 km/h. Y a velocidades altas, cada aumento de velocidad, implica un precio muy alto en consumo aerodinámico (y en multas). Para una media de 140 km/h, mejor mantener velocidad constante... Para un caso intermedio, que es lo que aquí se debate, pues algo intermedio será lo más adecuado... hablando de velocidades legales, seguramente lo mejor sea bajar a no más de 120 km/h y subir más o menos rápido según la media que se quiera... (todo esto ignorando variables tan importantes cono tipo de coche, peso, pendiente, tamaño llantas...)

cativo

Hola a todos y todas
os dejo un pequeño simulador de los gastos/recuperación de energía basado en el modelo aerodinámico del coche y el rendimiento estimado del sistema de baterías  y propulsión.

Por desgracia no tengo esos coches para poder validar el modelo teórico. (si algún proveedor que lea esto me quiere prestar o regalar uno, yo encantado), pero seguro que los foreros/foreras pueden ayudarme a validarlo y corregirlo.

Se pueden añadir fácilmente otros modelos de vehículo, si alguien esta interesado que me envie un MP

El simulador tiene en cuenta también el modelo el rozamiento de rodadura de los neumáticos y su rozamiento aerodinámico.
Este es el link del simulador
https://docs.google.com/spreadsheets/d/1Yy8p4dT-mJhqaEDt_Zdn51slxyVXm7dsGrBgL8TDJmA/edit#gid=1530399553

Su uso es sencillo, escoges el modelo de coche, marcas la presión de inflado de los neumáticos, y fijas el tipo de neumático.

En una primera validación con el simulador realizado por  @lamberto, hemos detectado diferencias,  pero como todos los modelos teóricos, requieren su ajuste al mundo real.

Laberto

Cita de: cativo en Octubre 28, 2020, 01:27:49 PM
Hola a todos y todas
os dejo un pequeño simulador de los gastos/recuperación de energía basado en el modelo aerodinámico del coche y el rendimiento estimado del sistema de baterías  y propulsión.

Por desgracia no tengo esos coches para poder validar el modelo teórico. (si algún proveedor que lea esto me quiere prestar o regalar uno, yo encantado), pero seguro que los foreros/foreras pueden ayudarme a validarlo y corregirlo.

Se pueden añadir fácilmente otros modelos de vehículo, si alguien esta interesado que me envie un MP

El simulador tiene en cuenta también el modelo el rozamiento de rodadura de los neumáticos y su rozamiento aerodinámico.
Este es el link del simulador
https://docs.google.com/spreadsheets/d/1Yy8p4dT-mJhqaEDt_Zdn51slxyVXm7dsGrBgL8TDJmA/edit#gid=1530399553

Su uso es sencillo, escoges el modelo de coche, marcas la presión de inflado de los neumáticos, y fijas el tipo de neumático.

En una primera validación con el simulador realizado por  @lamberto, hemos detectado diferencias,  pero como todos los modelos teóricos, requieren su ajuste al mundo real.

Genial @cativo! Te paso unos comentarios en mensaje privado, porque considero que son demasiado técnicos y de detalle para hacerlo aquí.

luchana

Cita de: cativo en Octubre 24, 2020, 07:47:29 PMLa verdad es que el tema es apasionante, así que aprovechando que por estas latitudes, llueve y hace viento, me he animado a calcular al energía de rozamiento del aire en un Kona, y  algún que otro número más. Os detallo los coeficientes que he usado, por si algún forero me corrige.
La resistencia aerodinámica obedece a la expresión P= 1/2 x S x C x d x V³, donde S es la superficie frontal, C el famoso Cx de coeficiente de penetración, d la densidad de aire, y V la velocidad.
S=2,43
Cx=0,29


d=1,225 (15º, 1 Atm)
Masa 1761Kg
Con estos parámetros tenemos :
Km/h  m/s P (KW)
6016,67     2,00
9025,00     6,74
10027,78     9,25
12033,33   15,99
14038,89   23,39

En el supuesto que el coche al inicio de la bajada mantiene la velocidad hasta el final y que no hay perdidas en almacenamiento e impulso, tenemos los siguientes resultados, por cada Km de bajada
Pendiente\Km/h    60     90     100           120       140
0,00 %    -33,30    -74,94   -92,51   -133,22   -181,33
1,00 %     14,63    -27,00   -44,57     -85,28   -133,39
2,00 %     62,57     20,94      3,36     -37,34     -85,45
3,00 %   110,51     68,88     51,30      10,60     -37,51
4,00 %   158,45   116,82     99,24      58,53      10,43
5,00 %   206,39   164,76   147,18    106,47      58,37
6,00 %   254,33   212,69   195,12    154,41    106,30
Donde los valores representan la energía en Wh, y los negativos corresponden a gasto de energía, y los valores positivos corresponden a generación de energía. El cruce por 0 corresponde a la velocidad "barrera"
Estos valores hay que aplicarles la corrección derivada del rozamiento de los neumáticos y de la eficiencia en regeneración (70%) y producción (70%). También la eficiencia en producción la podeis calcular como la diferncia entre la energia real y la energia aerodinámica.

Y como se hablaba tambien el tiempo, si bajamos a 60km/h tardamos 60s por km, y si vamos a 120km/h tardamos 30s.

Seguramente me haya colado en algo, si es asi pido disculpas.



Este tema tiene mas de 2 años pero la física no caduca
La primer tabla entiendo que Km/h  m/s   P (KW)  p en kw es la potencia necesarea para mantener la veloccidad contante a 60 90 120 ... km/h
La segunda tabla no me queda claro. Por ejemplo con una pendiente del 5% a 100 km/h ¿Que seria  147.18?
Energía = fuerza x distancia> Julios
Potencia = Energía / tiempo> W
Energia = Potencia x Tiempo WS (watios por segundo)