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DESARROLLO DE PRUEBAS DE CARRETERA PARA CARACTERIZAR LA PÉRDIDA DE POTENCIA EN MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA DE VEHÍCULOS DE CALLE,

DEBIDA AL CAMBIO EN PRESIÓN ATMOSFÉRICA

Autor: JUAN FELIPE GALLEGO CASTILLO

Ingeniero mecánico

Asesor: LUIS ERNESTO MUÑOZ CAMARGO

Profesor asistente

Documento de grado

DEPERTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA FACULTAD DE INGENIERÍA

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES BOGOTÁ D.C., COLOMBIA

JULIO 2014

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Contenido

Lista de gráficas ............................................................................................................................. 4

Lista de tablas ................................................................................................................................ 4

Lista de imágenes .......................................................................................................................... 4

Agradecimientos ........................................................................................................................... 5

1. Introducción .......................................................................................................................... 6

2. Estado del arte ...................................................................................................................... 7

2.1. Las condiciones atmosféricas y el desempeño del motor. ........................................... 7

2.2. Altitud y desempeño del motor .................................................................................... 8

2.3. Temperatura, presión atmosférica y desempeño de un vehículo. ............................... 9

2.4. Factores de corrección de potencia. ........................................................................... 10

2.5. Efectos en el consumo de combustible. ...................................................................... 11

2.6. Presión atmosférica, composición del aire y motores. ............................................... 11

3. Problema de investigación .................................................................................................. 12

4. Objetivos ............................................................................................................................. 13

4.1. Objetivo general .......................................................................................................... 13

4.2. Objetivos específicos ................................................................................................... 13

5. Metodología ........................................................................................................................ 13

5.1. Diseño experimental ................................................................................................... 14

5.1.1. Prueba de aceleración ......................................................................................... 14

5.1.2. Prueba de consumo de combustible ................................................................... 15

5.1.3. Prueba de deceleración natural .......................................................................... 16

5.2. Equipos e instrumentación ......................................................................................... 16

5.2.1. Vehículo de pruebas ............................................................................................ 16

5.2.2. Sensor óptico de velocidad ................................................................................. 17

5.2.3. Flujómetro ........................................................................................................... 17

5.2.4. GPS de alta resolución ......................................................................................... 18

5.2.5. Termo-anemómetro ............................................................................................ 18

5.2.6. Barómetro portátil .............................................................................................. 19

5.2.7. Tarjeta de adquisición ......................................................................................... 19

5.2.8. Equipos adicionales ............................................................................................. 20

6. Procedimiento experimental .............................................................................................. 20

6.1. Diseño de protocolos .................................................................................................. 20

6.2. Validación, calibración, y funcionamiento de equipos ............................................... 20

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6.2.1. Comprobación calibración flujómetro ................................................................ 21

6.3. Pruebas preliminares .................................................................................................. 22

6.4. Pruebas definitivas ...................................................................................................... 22

6.4.1. Estación de gran altura 1, 2.612 m.s.n.m. (Aeropuerto de Tunja) ...................... 23

6.4.2. Estación de gran altura 2, 2.485 m.s.n.m. (Autódromo de Tocancipá)............... 23

6.4.3. Estación de baja altura, 331 m.s.n.m. (Via Girardot - Espinal) ............................ 24

7. Procesamiento datos........................................................................................................... 24

7.1. Pruebas de aceleración ............................................................................................... 25

7.2. Pruebas consumo ........................................................................................................ 26

7.3. Pruebas deceleración .................................................................................................. 26

7.4. Manejo señales ........................................................................................................... 27

8. Análisis de resultados .......................................................................................................... 28

8.1. Pruebas de aceleración ............................................................................................... 28

8.2. Pruebas de consumo ................................................................................................... 29

8.3. Pruebas de deceleración natural ................................................................................ 30

9. Conclusiones........................................................................................................................ 32

10. Trabajo futuro, recomendaciones ................................................................................... 33

11. Referencias ...................................................................................................................... 34

12. Anexos ............................................................................................................................. 35

12.1. Protocolos desarrollados para pruebas realizadas ................................................. 35

12.1.1. Protocolo para prueba de aceleración 0-80 km/h .............................................. 35

12.1.2. Protocolo para prueba de consumo de combustible a velocidad constante. ..... 37

12.1.1. Protocolo para prueba de deceleración natural ................................................. 39

12.2. Gráficas complementarias....................................................................................... 41

12.3. Figuras complementarias ........................................................................................ 47

12.4. Códigos de programas y funciones diseñadas en Matlab. ...................................... 48

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Lista de gráficas

Gráfica 1. Resultados prueba con retorno. ................................................................................. 21

Gráfica 2. Resultados prueba sin retorno ................................................................................... 21

Gráfica 3. Sintesis de resultados pruebas de aceleración ........................................................... 29

Gráfica 4. Síntesis tiempos parciales de aceleración. ................................................................. 29

Gráfica 5. Diferencias porcentuales tiempos aceleración 0-80 km/h. ........................................ 29

Gráfica 6. Comparación pruebas de consumo de combustible. ................................................. 30

Gráfica 7. Resumen resultados pruebas de deceleración. .......................................................... 31

Gráfica 8. Comparación tiempos parciales de deceleración. ...................................................... 31

Gráfica 9. Diferencias porcentuales tiempos deceleración ........................................................ 31

Lista de tablas

Tabla 1. Densidad energética combustibles.[1] ............................................................................ 6

Tabla 2. Masa y dimensiones vehículo de pruebas. .................................................................... 16

Tabla 3. Especificaciones técnicas Corrsys Datron L-350 Aqua. .................................................. 17

Tabla 4. Especificaciones técnicas CDLF3x-5 ............................................................................... 18

Tabla 5. Especificaciones técnicas VBOX. .................................................................................... 18

Tabla 6. Especificaciones técnicas Extech 45158 ........................................................................ 19

Tabla 7. Especificaciones técnicas barómetro portátil Baladé. ................................................... 19

Tabla 8. Especificaciones técnicas tarjeta de adquisición NI 9215. ............................................ 19

Tabla 9. Especificaciones técnicas Bateria .................................................................................. 20

Tabla 10. Condiciones de prueba. ............................................................................................... 28

Tabla 11. Resultados prueba de aceleración. ............................................................................. 29

Tabla 12. Resultados consumo de combustible. ......................................................................... 30

Tabla 13. Resultados prueba de deceleración natural. ............................................................... 31

Lista de imágenes

Imagen 1. Medición masa del vehículo de pruebas. ................................................................... 17

Imagen 2. CD L-350 Aqua. ........................................................................................................... 17

Imagen 3. CDFL3x-5. .................................................................................................................... 18

Imagen 4. Racelogic VBOX........................................................................................................... 18

Imagen 5. Extech 45158 .............................................................................................................. 19

Imagen 6. Barómetro portátil Baladé. ........................................................................................ 19

Imagen 7. NI 9215. ...................................................................................................................... 19

Imagen 8. Batería Bosch .............................................................................................................. 20

Imagen 9. Vehículo de pruebas instrumentado para toma de datos en el autódromo de

Tocancipá. ................................................................................................................................... 23

Imagen 10. Aeropuerto de Tunja, toma aérea. ........................................................................... 23

Imagen 11. Toma aérea autódromo de Tocancipá. .................................................................... 24

Imagen 12. Pista de pruebas Girardot - Espinal. ......................................................................... 24

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Agradecimientos

Este documento representa el cierre de un ciclo muy importante para mi vida, es el resultado

de cuatro años y medio de estudio, sacrificio, risas, tristezas, y aprendizaje. Quiero agradecer a

todos los que hicieron parte de este proceso, pues yo no llegué hasta acá solo.

Primero que todo, quiero agradecer a mis papás por su apoyo incondicional, por ser un

ejemplo a seguir, por su sabiduría y consejos; y es gracias a ustedes que logré llegar hasta acá.

A Mary, mi hermana, mi amiga, mi fiel compañía, quien ha sido un ejemplo a seguir durante

toda mi vida y siempre lo será. A mis amigos: Fabi, Nati, Cami, y Jairito, quienes me

acompañaron durante toda la carrera, gracias por su amistad incondicional y porque siempre

estuvieron ahí para ayudarme a superar las dificultados que se presentaron. A Mariale, Andrés

y a mi papá por acompañarme a hacer las pruebas, y de manera especial a Andrés por su

interés y disposición para ayudarme en las etapas finales del proyecto.

Quiero agradecer a Luis Muñoz por sus consejos, sus enseñanzas, su paciencia, y sobre todo su

disposición para sacar este proyecto adelante a pesar de las circunstancias. Por último quiero

agradecer a Omar Amaya por todos sus aportes, tantas horas de trabajo, y por su buena

actitud para hacer las cosas.

Este es solo el principio del camino, todavía hay mucho hacer.

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1. Introducción

El automóvil es uno de los medios de transporte más importantes para la sociedad del siglo XXI y a lo largo de los años se ha visto gran evolución en todo lo que respecta a este tipo de vehículo: diseño, uso de materiales, seguridad activa y pasiva, motores y uso de energía. En la última década, ha crecido la preocupación por el uso de recursos energéticos no renovables (como la gasolina) ya que existe una alta dependencia de los combustibles fósiles. Esto ha llevado a que grandes compañías del sector han dediquen gran parte de sus recursos a investigación con el fin de hacer los motores más eficientes y menos contaminantes, al igual que utilizar fuentes de energía alternativas. Esto ha llevado a la producción y comercialización de vehículos híbridos y eléctricos. No obstante, el motor de combustión interna es el más implementado hoy en día, pues la densidad energética de la gasolina sigue siendo superior a la de las demás fuentes de energía (ver Tabla 1)

Combustible Energía por masa

(MJ/kg) Densidad (g/l)

Densidad por volumen (MJ/l)

Hidrógeno 120 0.086* 0.0103

Gas natural 49.5 0.598* 0.0296

Batería de Ion Litio 0.95** 1,924** 1.828**

Gasolina 44 748 32.912 *Densidad del gas a 1 atm

**Valores promedio para baterías comerciales

Tabla 1. Densidad energética combustibles.[1]

Además de la ola de pensamiento verde, las normas internacionales son cada vez más estrictas en cuanto a la emisión de gases del tipo efecto invernadero, y cada norma es más exigente que la anterior. Por tal razón, todavía es de gran importancia realizar investigación en motores de combustión interna, pues a pesar de que se han alcanzado grandes avances en el uso más eficiente de la gasolina y por lo tanto en la reducción de emisiones, la eficiencia de conversión de energía sigue siendo baja en comparación con otras fuentes de energía. Un ejemplo de esto, es que en los años 80's era muy popular el uso del carburador, el cual fue reemplazado por la inyección electrónica de gasolina en los años 90's. Este cambio mejoró la eficiencia y redujo las emisiones al mismo tiempo que redujo los problemas mecánicos que presentaba este dispositivo haciendo los motores más confiables. Algunos ejemplos de la última década son el uso de inyección directa de gasolina, el uso de turbo cargadores y de compresores que permiten un mejor desempeño y eficiencia, y en consecuencia el uso de motores más pequeños y que consumen menos combustible. A pesar de todos estos avances tecnológicos, el funcionamiento de estos motores depende en gran medida de las condiciones ambientales como la humedad relativa del aire, la temperatura y la presión atmosférica; los cuales varían con la altitud. Esto se debe a que el fundamento del funcionamiento de estos es el proceso de combustión, el cual se ve afectado por los factores mencionados anteriormente porque estos hacen que el contenido y la concentración de oxigeno cambie. Entre más oxígeno haya en el ambiente mejor va a ser la combustión, lo que la hace más eficiente. Como resultado de lo anterior el motor genera más potencia y en consecuencia el desempeño de un vehículo es mejor. Los fabricantes calibran los motores en condiciones ideales, es decir que son controlados la temperatura y la humedad, así como presión atmosférica cercana a 101.3 MPa, que es la presión a nivel del mar. Cuando cambian las condiciones de trabajo, el desempeño del motor cambia y generalmente disminuyen las prestaciones.

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Los cambios en condiciones atmosféricas debidas a la altura tienen dos efectos principales en el funcionamiento de los vehículos: uno es que cambia el desempeño del motor, siendo menor el rendimiento a mayor altitud; y el otro es un cambio en las fuerzas resistivas que se presentan debidas a la fuerza de arrastre del viento, las cuales disminuyen a mayor altitud. Es importante notar que el primer fenómeno mencionado tiene un efecto mayor con respecto a las variaciones en altitud que el segundo, el cual es prácticamente imperceptible para un conductor. Este fenómeno es evidente para usuarios de países montañosos como Colombia, cuyo territorio se caracteriza por ser montañoso ya que es atravesado por 3 cordilleras que hacen parte de la gran cordillera de los Andes, y donde sus ciudades (y por lo tanto la mayoría de su población) se encuentran a diferentes altitudes sobre el nivel del mar (hasta 2800 m.s.n.m.). En consecuencia, para ir de un lugar a otro es necesario subir y bajar montañas alcanzando diferentes altitudes (en algunos casos superiores a 3000 m.s.n.m.) y todo tipo de condiciones atmosféricas durante los trayectos. Esto hace que los motores de los vehículos no trabajen en su punto de máxima eficiencia, perdiendo así potencia con respecto a la que especifican los fabricantes, aumentando el consumo de combustible, y desmejorando las prestaciones de los vehículos. Dicho problema es conocido por los fabricantes de automóviles, y por lo tanto se han realizado trabajos de investigación patrocinados por algunas de estas empresas, para intentar entender mejor el fenómeno. En su mayoría, los estudios realizados cubren altitudes inferiores a 1.000 m.s.n.m. Esto puede deberse a múltiples factores, por un lado el porcentaje de los usuarios que se encuentran a mayores altitudes es bajo y por lo tanto no es rentable dedicar los recursos de investigación a este problema que solo afecta a unos pocos. Por esta misma razón, no es fácil encontrar este tipo de condiciones en cualquier lugar, y es más complicado aún encontrar lugares adecuados para realizar pruebas tales como laboratorios o pistas de prueba. En consecuencia, no se conoce con precisión el comportamiento de este fenómeno a grandes altitudes.

2. Estado del arte

A continuación se presentan de manera breve, algunos trabajos realizados previamente por otros autores que tratan temas que son de interés para este estudio. De manera general, se presentan experimentos, donde se explica la metodología, los resultados obtenidos, y por último las conclusiones a las que llegaron los autores.

2.1. Las condiciones atmosféricas y el desempeño del motor.

Uno de los primeros trabajos que se encuentran sobre este tema es “Experiments on the effects of atmospheric conditions on the performance of an automotive gasoline engine”[2]; el cual estudia los efectos de 3 variables: humedad relativa, temperatura y presión atmosférica, mediante pruebas en laboratorio en un motor de combustión por ignición (CI) con carburador de 4 tiempos y 4 cilindros; el cual fue realizado por los ingenieros de Toyota motor Co. Con el fin de evaluar el efecto de cada una de estas variables en el comportamiento del motor, se realizaron pruebas en las que se varió un parámetro mientras los otros se mantuvieron constantes y así verificar si era independiente el efecto de cada una de ellas. Los experimentos mostraron que a menor presión atmosférica menor momento par disponible, aunque por debajo de 0.7 atmósferas aumenta la tasa de disminución de momento

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par debido a la disminución de presión. Esta relación directa se debe a que un motor puede ser considerado como una bomba de volumen constante, y al disminuir la presión disminuye la densidad del aire, por lo tanto disminuye la eficiencia volumétrica de este. Por otro lado, la disminución en presión atmosférica tiene un efecto inversamente proporcional con el consumo de combustible específico al freno (a una carga indicada), pues dado que la densidad del aire es menor, la mezcla aire-gasolina se vuelve más rica (con mayor proporción de combustible) a medida que la presión disminuye, lo cual en últimas genera mayor consumo de combustible ya que hay una disminución en la eficiencia mecánica. De manera similar, la temperatura del aire tiene una relación inversa con el desempeño, y una relación proporcional con el consumo de gasolina específico al freno. Esto sucede porque al igual que la presión, la temperatura afecta la densidad del aire y tiene una relación inversamente proporcional con la temperatura absoluta (a presión constante), pues este obedece a la ley de gas ideal. A diferencia de la presión atmosférica, el efecto de la temperatura es mínimo, y por lo tanto no afecta de manera significativa el comportamiento del motor (pues el cambio es prácticamente imperceptible) y por consiguiente no afecta su calibración. La humedad y la eficiencia mecánica tienen una relación inversa. Esto se debe a que el cambio en humedad (manteniendo temperatura constante) genera un cambio en la presión del aire. Además de esto, mayor presencia de partículas de agua en el aire hacen que el proceso de combustión sea más lento. Este artículo concluye que las 3 variables estudiadas (presión atmosférica, temperatura y presión del aire) varían el desempeño del motor de manera independiente entre ellas. También concluye que el impacto de la temperatura del aire es mínimo en un amplio rango de temperaturas; a diferencia de la presión atmosférica y la humedad relativa que sí tienen un efecto importante en el comportamiento del sistema. Esta información es importante, pero fue realizada hace más de 40 años, tiempo durante el cual ha avanzado enormemente la tecnología en motores, desde sistemas como la inyección electrónica de gasolina que hoy en día es estándar en todos los vehículos; hasta tecnologías más específicas como tiempo de apertura y cierre variable de válvulas que se encuentran en algunos vehículos.

2.2. Altitud y desempeño del motor

Más recientemente se han desarrollado otros estudios sobre este tema, uno de ellos es “Effect of atmospheric altitude on engine performance”[3]. Este pretendía investigar el efecto del cambio en presión atmosférica debida a la atura en un motor de gasolina, específicamente en el consumo de combustible, prestaciones, mezcla aire-gasolina, y eficiencia volumétrica. Fue realizado sobre un motor a gasolina de 4 cilindros, 1.452 cc, en altitudes de 600 a 850 m.s.n.m., donde las presiones atmosféricas variaron entre 0,90 y 0,94 bar, y el régimen de giro del motor entre 1.000 y 4.000 r.p.m. Los resultados obtenidos se explicarán en los siguientes párrafos. La capacidad de aire es definida como el flujo másico de aire fresco que entra al motor, sobre unidad de tiempo. En general se observa que a medias y bajas revoluciones (inferiores a 2.500 rpm) a mayor altitud se registra menor capacidad, pero a altas revoluciones (3.000 a 4.000 rpm) se registra mayor capacidad de aire a mayor altitud. Esto se debe a que a mayor altitud la disminución en presión atmosférica hace que exista un diferencial de presión entre el

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ambiente y la cámara de combustión, este aumento hace que entre mayor cantidad de aire durante el tiempo en el que están abiertas las válvulas de admisión. El consumo de combustible a mayor altitud disminuye a bajas y medias revoluciones, pero porcentualmente esta disminución es mínima. Por encima de 3.000 r.p.m. aumenta, y a 4.000 r.p.m. el aumento es cercano a 40%. Este fenómeno se debe a que a bajas revoluciones el vacío que se genera es pequeño y por lo tanto los sensores envían poco combustible a las cámaras haciendo que la mezcla aire-gasolina sea baja; a altas revoluciones el vacío que se genera es alto, razón por la cual los sensores envían más gasolina; y al haber mayor diferencial de presión a mayor altitud se envía más gasolina haciendo que la mezcla aire-gasolina sea alta y aumentando el consumo. La potencia producida por un motor está relacionada con la cantidad de gasolina suministrada (entre otros aspectos), pero más gasolina no necesariamente implica más potencia ya que lo más importante es la cantidad de combustible útil para la combustión. Esto último depende de la cantidad de oxígeno disponible para la combustión, que a su vez depende de la cantidad de aire y del contenido de oxígeno en el aire. Este estudio muestra que la relación aire-gasolina es independiente de la velocidad del motor, varía únicamente en función de la altitud y es inversamente proporcional. La eficiencia volumétrica tiene un comportamiento similar a las variables ya mencionadas: por debajo de 2.500 rpm disminuye con el aumento de altitud (disminución máxima 10%); por arriba de 3.000 rpm aumenta proporcionalmente con el aumento de altitud, siendo mayor el aumento (25% máximo) que la disminución a bajas revoluciones. Esto concuerda con lo ya mencionado sobre el flujo másico de aire. Los bajos valores de eficiencia volumétrica a bajas velocidades se deben a la fricción en las paredes del sistema de inducción, a su geometría, y al diferencial de presión. Este trabajo concluye que a bajas velocidades del motor el desempeño en general es menor a baja altitud, pero a mayor altitud este mejora; opuesto al funcionamiento a altas velocidades. Es importante tener en cuenta que este trabajo evalúa un cambio de solo 200 m en altitud (equivalente a 3.000 Pa), y la altitud máxima a la que se hacen las pruebas es 840 m.s.n.m. Los motores de vehículos llegan a trabajar a altitudes superiores (4 veces o más la altitud máxima probada), y no se puede extrapolar para predecir el comportamiento a gran altitud. Algo importante que permite concluir este trabajo es que las variables medidas cambian drásticamente a medias y bajas revoluciones, con respecto a altas revoluciones donde el comportamiento es totalmente opuesto. Es también importante notar que las pruebas se hicieron sobre un único motor, por lo tanto no se puede concluir que el comportamiento de todos los motores va a ser el mismo bajo estas condiciones de prueba.

2.3. Temperatura, presión atmosférica y desempeño de un vehículo.

Existen otros trabajos como: “Effects of atmospheric temperature and pressure on the performance of a vehicle”[4], el cual estudia los efectos que tienen las condiciones atmosféricas (más específicamente la temperatura y la presión) en el desempeño de un vehículo mediante la implementación de pruebas de carretera. Este estudio se desarrolla con el patrocinio de FIAT de Brasil y la universidad católica de Minas Gerasi. Es importante este estudio ya que la mayoría de trabajos realizados sobre este fenómeno constan de pruebas en dinamómetros, pero existe poca información sobre el comportamiento real en carretera. En particular Sodre y Soares (2002) realizaron diferentes pruebas de aceleración para caracterizar el problema, hicieron pruebas al nivel del mar con presión atmosférica de 1.027 mbar, a 20 y 25 °C; y a 827 m.s.n.m. con presión atmosférica de 927 mbar, a 20, 25 y 30 °C.

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Sodre y Soares (2002) hicieron 4 pruebas diferentes. La primera de velocidad de 40 a 100 km/h. Al nivel del mar, el vehículo necesitó 290,9 m, y a 827 m.s.n.m. necesitó 26,2 m más. La siguiente prueba, fue de 80 a 120 km/h y los datos mostraron mayor consistencia que en la anterior, donde la distancia promedio que necesitó el vehículo a nivel del mar fue de 281,4 m y a mayor altitud fue 30,3 m más. En las siguientes pruebas se midió el tiempo que le toma al vehículo recorrer una distancia de 400 y 1.000 m, partiendo de una velocidad inicial de 40 km/h. En ambos casos, el comportamiento es similar: a mayor altitud, el vehículo requiere mayor tiempo para recorrer una distancia, siendo mayores los tiempos para la mayor distancia. La diferencia porcentual de estos tiempos a la misma temperatura es baja para distancias cortas (0 a 100 m, y 0 a 200 m), y es mayor para distancias más largas (0 a 400 m, y 0 a 1.000 m). Esto se debe a que las condiciones transitorias del motor hacen que el tiempo dependa más de los sistemas de control del motor que de las condiciones ambientales. Para todas las pruebas mencionadas anteriormente, se observa que el aumento de temperatura tiene un efecto negativo en el desempeño del motor, pues para las primeras pruebas fue necesaria mayor distancia, y para las segundas fue necesario mayor tiempo. El cambio debido a la temperatura fue de solo 0,4% para lograr la aceleración de 0 a 1.000 m con un cambio de 5°C. En cambio la diferencia de 827 m de altitud y 100 mbar de presión, tiene consecuencia un cambio de 3,0%. Esto demuestra que el cambio en la presión atmosférica tiene un efecto mayor sobre las prestaciones de un vehículo que un cambio en la temperatura, por lo tanto es de mayor importancia estudiar bien los efectos de la presión en un rango mayor de altitudes, y en consecuencia de presiones.

2.4. Factores de corrección de potencia.

El trabajo “Comparison of engine power correction factor for varying atmospheric conditions”[5] compara la validez que tienen los factores de corrección de potencia para diferentes condiciones atmosféricas (DIN 70020, SAE J 1349, JIS D, e ISO 1585). En éste, se realizan las mismas pruebas mencionadas en el anterior bajo las siguientes condiciones: a nivel del mar a temperaturas de 22,9 y 28,2 °C; y a 827 m.s.n.m. a 22,8 29,4 y 33,8 °C. Al igual que en el trabajo mencionado anteriormente, los resultados de las pruebas demostraron que mayor presión atmosférica implica menor tiempo de aceleración; y que mayor temperatura implica mayor tiempo de aceleración. A pesar de que la disminución en la densidad del aire hace que las fuerzas resistivas de arrastre disminuyan, es mayor la disminución de las prestaciones del motor, por lo tanto es mayor el tiempo de aceleración. Para las aceleraciones de 0 a 400m y 0 a 1.000 m, y 40 a 100 km/h, los factores de corrección predicen tiempos de aceleración menores a los experimentales para las pruebas a 1.026 mbar (a nivel del mar), y predicen una pendiente menor con el cambio de temperatura que los datos experimentales. A la otra altitud probada (827 m.s.n.m.) y con presiones de 926 mbar predicen tiempos mayores a los experimentales, especialmente a mayores temperaturas. Las diferencias de los tiempos para la prueba de 40 a 100 km/h van desde 0,87% para el factor de corrección SAE, hasta 2,0% para el factor ISO. En general, el factor de corrección cuyos valores estuvieron más alejados de los resultados en todas las pruebas fue el ISO. Esto se debe en parte a que a diferencia de los otros 3, que hacían una relación directamente proporcional entre la potencia del motor y la presión atmosférica, este relaciona estas variables elevando la presión a una potencia de 1,2; y el que más se

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aproximó a los resultados fue el SAE. En conclusión, los factores estudiados permiten estimar la pérdida de potencia debida a las condiciones ambientales, y a pesar de que los resultados son similares a los experimentales, en general existen diferencias. Por tal razón, estos valores de potencia pueden ser tomados como referencia mas no como verdad absoluta, si se necesita saber con exactitud es necesario realizar pruebas que permitan medir el momento par y la potencia (usando dinamómetros por ejemplo), o los tiempos de aceleración.

2.5. Efectos en el consumo de combustible.

El trabajo “Impact of altitude on fuel consumption of a gasoline passenger car”[6] se enfoca en caracterizar el impacto en consumo de combustible a diferentes altitudes, y en los efectos aerodinámicos que genera el cambio de la densidad del aire. Fue realizado con el apoyo de la escuela de ciencia y tecnología Hellenic Open University, de Grecia. Las pruebas se hacen en laboratorios, y se utilizan 3 diferentes ciclos de manejo para las pruebas de consumo: New European Driving Cycle (NEDC), Federal Test Procedure (FTP) y Highway driving cycle; y pruebas de deceleración natural para medir los efectos aerodinámicos. El cálculo del consumo de combustible se hace indirectamente midiendo las emisiones de dióxido de carbono en cada ciclo. Las pruebas se hacen a 70 y a 2200 m.s.n.m. En las pruebas de consumo, dos de los tres ciclos (NEDC y FTP) probados mostraron un menor consumo a mayor altitud; el otro ciclo probado (“Highway driving cycle “ que era el de más alta velocidad) mostró mayor consumo a mayor altitud. Esta diferencia en los resultados no permitió a los investigadores concluir sobre estas pruebas, pues no se explican a qué se debió esta diferencia en los resultados. Por otro lado, las pruebas de deceleración natural fueron realizadas a 70 y 700 m.s.n.m. Los resultados de estas demostraron que a mayor altitud son menores las fuerzas aerodinámicas que inciden en el vehículo ya que los tiempos de deceleración aumentaron con la altitud, alcanzando mayor diferencia de tiempo (de 6%) desde una velocidad de 120 km/h. Esto demuestra que se necesita menos energía para mover un vehículo a mayor altitud. Dado que los resultados de este trabajo no permitieron llegar a una conclusión sobre los efectos de la altitud en el consumo de combustible en vehículos, los autores sugieren que se realicen más trabajos que permitan llegar a una conclusión clara.

2.6. Presión atmosférica, composición del aire y motores.

En el 2006 se realizó un estudio llamado "Estudio del efecto de la altitud sobre el comportamiento de motores de combustión interna. Parte 1: Funcionamiento"[7]. En éste se discute el efecto que tiene la altitud sobre la potencia en motores de aspiración natural y de aspiración forzada que no tienen sistemas correctores. En éste explican que el cambio se debe en parte a la presión atmosférica y en parte a la composición del aire (la cual cambia con la altitud), esto modifica el ciclo termodinámico de operación del motor y en consecuencia las prestaciones del mismo. El documento explica que el rendimiento indicado disminuye con la altitud principalmente porque la presión en el cilindro es menor durante todo el ciclo del motor; por el otro lado esto tiene un efecto en las pérdidas de bombeo y rozamiento, pues estas se reducen porque se reduce la contrapresión de escape y la presión en el cilindro respectivamente.

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Lizhong et al.(1995), realizaron ensayos en un motor diésel de inyección directa, aspiración natural de 3.3 litros y 4 cilindros. El motor mostró una disminución de 24% en potencia efectiva en pruebas realizadas a 2.000 m.s.n.m. con respecto a las realizadas al nivel del mar. Con respecto a la composición del aire, encontraron que la fracción molar de oxígeno presente en el aire disminuye con la altitud ya que la masa molar del oxígeno es mayor que la del aire. Por otro lado, la fracción molar de nitrógeno aumenta ligeramente con la altitud ya que su masa molar es menor que la del aire. La compensación de estos dos fenómenos hace que las variaciones en el peso molecular del aire seco sean mínimas con el cambio de altitud. En conclusión, la concentración másica de oxígeno en el aire disminuye con la altitud por dos razones: 1) porque se reduce su fracción másica; 2) porque la densidad del aire disminuye con la altitud gracias a la disminución en presión atmosférica, siendo este último el más importante.

3. Problema de investigación

Según el ministerio de transporte, en el 2012 en Colombia el 89,1% de los pasajeros y el 71,3% de la carga se movilizó dentro del país por modo terrestre[8], convirtiéndolo en el principal de su territorio. Es importante tener en cuenta que en el país solo hay 940 km de líneas férreas en operación contra 5.262 km de carreteras, así que el transporte se hace principalmente en vehículos automotores. De manera similar, el uso de combustible en el país para transporte fue de 70.666 barriles de gasolina, es decir el 91,2% de la gasolina consumida en el país; por otro lado se usaron 91.749 barriles de diésel, es decir el 69,7% del total de diésel. Esto implica que tanto en gasolina como en diésel, el consumo es principalmente para transporte, siendo menor el porcentaje para diésel ya que este tipo de combustible se usa también como fuente de energía en algunas industrias. Dado que Colombia es atravesada de sur a norte por la cordillera de los andes, es posible encontrar altitudes que varían desde los 0 m.s.n.m. en sus costas hasta los 5.750 en el nevado del Huila. Lo anterior conlleva a que en territorio se presente todo tipo de condiciones ambientales.. Por tal razón, los motores de combustión interna usados en los vehículos que circulan en su territorio son expuestos a todo tipo de condiciones ambientales que generan una disminución en el rendimiento de estas máquinas. A pesar de que este problema es conocido, ha habido poca investigación sobre el mismo, lo cual tiene como consecuencia que se desconozcan con certeza cuales son los efectos en el desempeño de un vehículo. Como se mencionó en la sección anterior (2. Estado del arte), los fabricantes calibran los motores a nivel del mar, y es también en esta condición que realizan las pruebas del vehículo completo y por lo tanto los valores reportados en las fichas técnicas tales como potencia del motor y tiempos de aceleración (generalmente de 0 a 100 km/h), mas no reportan el comportamiento de este a diferentes altitudes sobre el nivel del mar. De igual manera, los estudios mencionados anteriormente se concentran en su mayoría en los efectos que tiene cada variable por separado pero no el efecto neto que se presenta con el cambio de altitud (que genera cambios en todas las variables mencionadas). Este proyecto de grado tiene como objetivo, caracterizar cuantitativamente los efectos causados por el cambio en las condiciones atmosféricas (principalmente presión atmosférica) en vehículos de calle. Para esto se implementarán pruebas de carretera. Las pruebas deben ser llevadas a cabo siguiendo criterios establecidos por normas y controlando algunos aspectos con el fin de que se realicen siempre bajo las mismas condiciones. Se redactará un protocolo

13

específico para cada prueba, con el fin de que los resultados obtenidos en cada repetición sean comparables con repeticiones posteriores. Se realizaran tres tipos de pruebas:

i. De aceleración: para medir las prestaciones de vehículos en condiciones normales de operación.

ii. Consumo de combustible: para medir indirectamente la eficiencia de conversión de energía.

iii. Deceleración natural: para medir los efectos aerodinámicos en cada lugar donde se realicen las pruebas.

Se espera que los resultados de estos ensayos a diferentes altitudes sean contundentes, y permitan concluir los efectos del fenómeno que se estudia en el presente proyecto de grado

4. Objetivos

4.1. Objetivo general

El objetivo general de este trabajo es caracterizar el desempeño de un vehículo de calle bajo condiciones reales de operación mediante la implementación de pruebas de carretera, con diferentes condiciones atmosféricas

4.2. Objetivos específicos

A continuación se mencionan los objetivos específicos que se esperan cumplir en el desarrollo de este trabajo:

i. Diseñar los protocolos de las pruebas de carretera. ii. Ejecutar las pruebas de carretera.

iii. Analizar los resultados, realizar correcciones a los protocolos. iv. Repetir las pruebas en condiciones atmosféricas diferentes.

5. Metodología

En consecuencia con lo mencionado anteriormente, este es un estudio experimental en el cual se evaluó el desempeño de un vehículo bajo diferentes condiciones atmosféricas, lo cual se realizó mediante pruebas de carretera. Como se mencionó en la sección 3, las pruebas seleccionadas fueron: aceleración, deceleración natural y consumo de combustible. La primera etapa del proyecto (Figura 1) consistió en el diseño de protocolos de estas pruebas. Con el fin de que estas se realizaran bajo estándares de la industria, se tomaron como referencia algunas normas de la “Society of Automotive Engineering” (SAE) y de la “International Organization for Standarization” (ISO), de las cuales se habla con detalle más adelante. Por lo tanto, los protocolos diseñados tuvieron como principales referencias las normas, y fueron limitados por las condiciones de prueba como lo eran los límites de velocidad, la longitud de las pistas, y la ubicación de las mismas.

14

Figura 1. Primera etapa del proyecto.

Figura 2. Segunda etapa

del proyecto

Con los protocolos ya diseñados se procedió a la segunda etapa del proyecto (Figura 2), esta consistió en realizar unas pruebas preliminares en las cuales se evaluaron los procedimientos de los protocolos y se realizaron correcciones en los mismos. Por último, se realizaron las pruebas definitivas a tres altitudes diferentes.

5.1. Diseño experimental

Existen dos formas de hacer pruebas en vehículos: la primera es en laboratorio donde se controlan algunas variables y se simulan las condiciones de conducción y la segunda consiste en pruebas de carretera, las cuales se encuentran sujetas a las características de las pistas (longitud, pendiente, condición del pavimento), y las condiciones ambientales durante los días en los que se realizan las pruebas (temperatura, humedad, y velocidad del viento). Para este proyecto se seleccionaron las pruebas en carretera ya que se quiere medir el efecto de la altitud, y para hacer esto en un laboratorio se requieren recintos que permitan establecer diferentes presiones atmosféricas simulando así diferentes altitudes, instalaciones con las cuales no cuenta la universidad y son costosas. Por otro lado, para las pruebas de carretera se requieren equipos específicos que permitan medir con alta precisión algunas variables en el vehículo y en el ambiente, equipos con los cuales cuenta la universidad de los andes (Uniandes) y cumplen con la precisión y frecuencia de muestreo que exigen las normas. A continuación se explicará con mayor detalle cuáles fueron las pruebas seleccionadas, cuáles fueron las normas tomadas como referencia para las mismas, y aspectos generales sobre cada una de ellas. De manera general, en la prueba de aceleración se pretende medir el cambio neto en el desempeño del vehículo; en la prueba de consumo de combustible para medir indirectamente la eficiencia de conversión de energía en cada estación; y en la prueba de deceleración natural se pretende medir el cambio neto en la fuerza de arrastre.

5.1.1. Prueba de aceleración

Esta prueba permite medir el desempeño del vehículo bajo condiciones máximas de operación (con pedal a fondo). La norma que se tomó como referencia para estas pruebas fue la SAE J1491 “Vehicle acceleration measurement”[9], en la cual se especifican las condiciones del

15

vehículo, de la pista, la frecuencia y tolerancia que deben tener los datos, y las condiciones ambientales en las que se puede llevar a cabo la prueba. Ésta consiste en acelerar el vehículo de pruebas desde el reposo hasta una velocidad o distancia específica, y se toma como indicador el tiempo que le toma al automóvil hacer esto. La norma propone tomar como parámetro el tiempo de aceleración hasta los 402 m (1/4 de milla). Dado que algunas de las pruebas se realizaron en vías públicas (y se deben respetar los límites de velocidad) la velocidad máxima fue de 80 km/h; se tomarán como indicadores los tiempos de aceleración de 0 a 60 km/h, y de 0 a 80 km/h.

5.1.2. Prueba de consumo de combustible

Esta prueba permite medir de manera indirecta la eficiencia de conversión de energía del motor. Por lo general, las pruebas de consumo de combustible consisten en simular ciclos de conducción en dinamómetros con el fin de que se replicar los hábitos de manejo de los usuarios (hay ciclos urbanos, sub urbanos, y de autopista), en las cuales se mide la cantidad de combustible consumido y la distancia recorrida, para obtener un indicador de distancia recorrida sobre combustible consumido, en este caso se usó km/gal . Dado que la metodología escogida en este proyecto de investigación fue pruebas de carretera, estas son limitadas por dos factores principalmente: la extensión de las pistas y los límites de velocidad. Se hicieron pruebas de consumo a velocidad constante, pues además de ajustarse a las condiciones de pista mencionadas anteriormente, no existe un ciclo de conducción característico para Colombia, además de que de esta manera los resultados no dependen de la capacidad del conductor para reproducir los ciclos, y principalmente porque lo que se pretende hacer es caracterizar el desempeño del vehículo y no de una forma particular de funcionamiento (por ejemplo en ciudad o autopista). La norma que se tomó como referencia para diseñar el protocolo fue la SAE J1082 “Fuel economy measurement road test procedure”[10]. En esta norma se especifican las condiciones bajo las cuales se debe hacer la prueba, los parámetros a medir, el procesamiento de los datos y el análisis estadístico que se debe realizar con ellos. La velocidad escogida para hacerlas fue de 65 km/h.

16

5.1.3. Prueba de deceleración natural

Esta prueba permite medir el efecto que tienen las variables atmosféricas en la carga aerodinámica a la que se ve expuesta el vehículo. Como referencia para esta prueba se tomó la norma SAE J1263 “Road load measurement and dynamometer simulation using coastdown techniques”[11], en ésta se especifican las condiciones de pista, del vehículo y de registro de datos bajos los cuales se puede llevar a cabo la prueba. El rango de velocidades que se utilizó en esta prueba fue de 65 a 50 km/h. Dicho rango se estableció con base en las condiciones de pista, pues el factor limitante es la longitud de la pista, ya que se debe contar con el terreno suficiente para acelerar el vehículo y posteriormente dejarlo decelerar de manera natural. La prueba consiste en acelerar el vehículo hasta alcanzar una velocidad superior a 70 km/h (5 km/h más que la velocidad máxima de prueba), luego de esto se debe pasar la caja de velocidades a neutro para iniciar el proceso de deceleración hasta 50 km/h. Durante la prueba, la dirección del vehículo debe mantenerse completamente recta y no es permitido aplicar el freno en ningún momento. En paralelo a este trabajo, se realizó otro estudio [12] dedicado exclusivamente a esta prueba. En este se escogieron condiciones que favorecían la reproducción de la prueba y así obtener un mayor entendimiento de las fuerzas de arrastre en un vehículo. Por lo tanto los resultados que se obtuvieron en el presente estudio se analizan de manera temporal, a la espera de los resultados de A.García.

5.2. Equipos e instrumentación

Para realizar las tomas de datos, fue necesario contar con un vehículo de pruebas e instrumentación específica para medir todas las variables con la frecuencia y precisión que requieren las normas utilizadas.

5.2.1. Vehículo de pruebas

El vehículo de pruebas seleccionado fue un sedan familiar de 4 puertas, el cual viene equipado con motor de gasolina de 2.480 cm3, 5 cilindros en línea, 4 válvulas por cilindro con doble árbol de levas, alimentación por inyección y de aspiración natural. Este cuenta con transmisión automática secuencial de 6 velocidades hacia adelante. En la Tabla 2 se encuentran las características generales del vehículo.

Masa eje delantero (kg) 842

Masa eje trasero (kg) 568

Masa adicional (kg) 185

Ancho (m) 1.755

Alto (m) 1.461

Largo (m) 4.523 Tabla 2. Masa y dimensiones vehículo de pruebas.

La masa del vehículo se midió usando básculas que pertenecen al Departamento de Ingeniería Civil de Uniandes. Para esto, con el tanque lleno, se procedió a medir la masa del vehículo ubicando las llantas de cada eje sobre las básculas.

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Imagen 1. Medición masa del vehículo de pruebas.

5.2.2. Sensor óptico de velocidad

Para medir la velocidad y distancia recorrida se utilizó el equipo Corrsys Datron Correvit L-350 Aqua. Es un sensor óptico de un eje que permite medir los parámetros mencionados en pistas secas y húmedas. Permite obtener señal análoga o digital, y cuenta con una entrada para un “trigger” que puede usarse para dar inicio a las pruebas si se conecta a un sensor en el pedal de freno o del acelerador (de acuerdo a como se requiera). Fue diseñado para pruebas dinámicas en vehículos de prueba donde se requiere medición con alta precisión de: distancia, velocidad y aceleración.

Frecuencia de muestreo (Hz) 250

Rango (km/h) 0,3 - 250

Resolución (mm) 1,5

Precisión ±0,1% Tabla 3. Especificaciones técnicas Corrsys Datron L-350

Aqua.

Imagen 2. CD L-350 Aqua. Tomado de: manual del usuario Kistler L350 aqua.

La señal se obtuvo de forma análoga (usando la tarjeta de adquisición NI 9215) de tal forma que los datos eran registrados en un documento de texto lo cual permitió una fácil manipulación. La instalación del equipo se hizo en la puerta trasera izquierda del vehículo usando la base magnética que permite acoplarlo al vehículo.

5.2.3. Flujómetro

Para medir el consumo de combustible se usó el flujómetro de desplazamiento positivo Corrsys Datron CDFL3x-5bar. Este dispositivo fue diseñado para medir consumo de combustible en motores de combustión interna con capacidad de trabajar con combustibles como gasolina, diésel, combustibles a base de alcohol y biocombustibles; y es ideal para usar en carros de calle, vehículos pesados, vehículos especializados (de competencia), motocicletas y barcos.

18

Frecuencia de muestreo (Hz) 100

Rango (l/h) 0,5 - 150

Precisión ±0,5%

Presión máxima de operación (bar) 5 Tabla 4. Especificaciones técnicas CDLF3x-5

Imagen 3. CDFL3x-5.

Tomado de: manual de usuario Corrsys CDLF3x-5.

El equipo cuenta con salida análoga y digital. En este caso se hizo adquisición de la señal análoga (usando la tarjeta de adquisición NI 9215), y se decidió usar este método ya que en [13] (estudio en el que se estaban haciendo pruebas de características similares a las que se hicieron en este estudio) menciona que al hacerlo de esta forma se requieren menos modificaciones y es más directa la verificación de los datos adquiridos.

5.2.4. GPS de alta resolución

Para medir características de la pista como la extensión y altitud se utilizó el VBOX 3iV2 de Racelogic. Este GPS de alta resolución, permite medir velocidad, distancia, altitud, dirección, y posición con una frecuencia de muestreo de 100 Hz. Ofrece también la posibilidad de conectar accesorios como la Unidad de Medición Inercial, IMU (por sus siglas en inglés) que permite adquirir con gran precisión señales de aceleración en 3 ejes (x,y,z), pero que en este caso no se usó ya que esta señal no se requería para las pruebas.

Frecuencia de muestreo (Hz) 100 Hz

Rango (km/h) 0,1 - 1.609

Resolución (km) 0,001

Resolución (km/h) 0,1 Tabla 5. Especificaciones técnicas VBOX.

Imagen 4. Racelogic VBOX. Tomado de: manual de usuario VBOX iii

La adquisición de la señal se hizo conectando la memoria adicional al VBOX, lo cual genera un documento de texto en el cual se encuentran los datos adquiridos, y se supervisó durante las mediciones conectando el dispositivo al computador portátil (por medio de USB).

5.2.5. Termo-anemómetro

Para medir las condiciones ambientales en la pista se utilizó el termoanemómentro Extech 45158. Este dispositivo permite adquirir valores de velocidad del viento, temperatura y humedad relativa. Gracias a su portabilidad y precisión, es ideal para las pruebas en carretera realizadas.

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Variable Rango Resolución Precisión

Velocidad viento (m/s) 0,5 - 28,0 0,1 ±(3% + 0,2

m/s)

Temperatira (°C) (-18) - 50 1 ± 1

Humedad relativa (%) 10 - 95 1 ± 5

Tabla 6. Especificaciones técnicas Extech 45158

Imagen 5. Extech 45158

Tomado de: http://www.extech.com

5.2.6. Barómetro portátil

Para medir la presión atmosférica en los lugares de prueba, se utilizó el barómetro portátil Baladé. Además de medir la presión atmosférica, este dispositivo permite medir temperatura y altitud sobre el nivel del mar (esta última se tomó como medida complementaria a los valores que se obtienen con el VBOX).

Variable Rango Precisión

Presión (kPa) 30 - 110 ± 1

Altitud (m.s.n.m.) (-700) - 9.000 ± 2

Temparatura (°C) (-10) - 60 ± 1

Tabla 7. Especificaciones técnicas barómetro portátil Baladé.

Imagen 6. Barómetro portátil Baladé.

5.2.7. Tarjeta de adquisición

Esta tarjeta de adquisición fue usada para tomar las señales análogas del flujómetro y del sensor óptico de velocidad y convertirlas en un documento de texto con la ayuda de un programa diseñado en LabView1. El rango de operación de la tarjeta permitía adquirir las señales sin presentar ningún problema.

Canales 4

Rango (V) ± 10

Resolución (bit) 16

Frecuenciade muestréo 100 kS/s por canal Tabla 8. Especificaciones técnicas tarjeta de

adquisición NI 9215.

Imagen 7. NI 9215. Tomado de: manual de usuario NI 9215.

1 LabView: Software que permite diseñar programas sencillos, en este caso se creó uno para adquirir las

dos señales en un solo archivo y con un solo marco de referencia en segundos. En anexos se adjunta una imagen del programa utilizado.

20

5.2.8. Equipos adicionales

A continuación se presentan otros equipos utilizados durante las pruebas, pero que son de

menor importancia, pues son equipos complementarios que permiten el correcto

funcionamiento de los demás.

Para conectar los equipos usados a una fuente de poder y con el fin de de no alterar el funcionamiento del vehículo, se utilizó una batería como fuente adicional de poder. A esta se le conectaron durante las pruebas los siguientes dispositivos: flujómetro de desplazamiento positivo, sensor óptico de velocidad, y el computador portátil.

Bosch S3 N200 HD

Voltaje (V) 12

Capacidad (Ah) 205 Tabla 9. Especificaciones técnicas Bateria

Imagen 8. Batería Bosch

6. Procedimiento experimental

A continuación se explica el proceso que se siguió para llevar a cabo las pruebas, y se describen con detalle los lugares y las pistas usadas para realizar las pruebas.

6.1. Diseño de protocolos

Uno de los objetivos del presente proyecto de grado, era diseñar los protocolos para las pruebas. El primer paso fue decidir cuáles eran las pruebas que se iban a llevar a cabo (las cuales se describen con detalle en la sección 5.1). El segundo paso consistió en buscar normas sobre este tipo de pruebas debido a que éstas son comunes en el sector automotriz a nivel mundial. Dentro de la bibliografía consultada, se encontraron normas SAE para las tres pruebas, y una ISO (para la prueba de deceleración natural). Con base en estas normas, se escribieron los protocolos para cada una de las pruebas. En estos se especifican los equipos requeridos, la preparación del vehículo, parámetros que se deben tener en cuenta antes, durante y después de las pruebas, y el procedimiento a seguir.

6.2. Validación, calibración, y funcionamiento de equipos

Antes de realizar las pruebas y con el fin de que estas se llevaran a cabo sin ningún inconveniente, se hicieron pruebas de funcionamiento de cada equipo. Esto se realizó posterior al desarrollo de los protocolos donde se definió cuáles eran los equipos necesarios para cada una de ellas. En estas se comprobó que los equipos estuvieran completos, en buen funcionamiento, y que el software necesario estuviera instalado y no presentara ningún problema.

21

6.2.1. Comprobación calibración flujómetro

Durante las pruebas mencionadas anteriormente, fue necesario realizar un montaje experimental para comprobar el correcto funcionamiento del flujómetro, con el fin de tener certeza en los resultados presentados más adelante.

Figura 3. Diseño montaje experimental flujómetro con línea de retorno.

Durante el montaje se simuló la condición de consumo de combustible en un motor implementando un tanque adicional en el circuito de las mangueras (como se puede ver en la Figura 3 y en la Figura 4 para configuraciones con y sin línea de retorno respectivamente), de tal forma que el combustible almacenado en este tanque equivale al utilizado; y cuyo volumen era conocido. Se hicieron pruebas a diferentes caudales, el cual se controlaba con una válvula de bola instalada en el circuito de mangueras; y en las dos condiciones de operación del flujómetro (con y sin línea de retorno).

Figura 4. Montaje experimental flujómetro sin línea de retorno.

Durante las pruebas se obtuvo el consumo de combustible a partir de la señal análoga del equípo usando la tarjeta de adquisición, por lo tanto fue necesario verificar el caudal y el volumen que se obtenían mediante este método. El software del flujómetro (CeCalWinPro) muestra el caudal y el volumen total de combustible consumido durante una prueba. Por lo tanto, la comprobación de la señal análoga de caudal se hizo con los valores que mostraba CeCalWinPro, y la comprobación del volumen total de combustible durante cada prueba se hizo tanto con el valor que mostraba CeCalWinPro, como con el volumen de combustible en el tanque adicional de combustible "consumido" al final de cada prueba. Para cada repetición de la prueba, se utilizaron diferentes caudales con el fin de comprobar si esta variable tenía un efecto en la medición.

Gráfica 1. Resultados prueba con retorno.

Gráfica 2. Resultados prueba sin retorno

En la Gráfica 1 se puede ver el resultado del experimento realizado con línea de retorno. Los

marcadores rojos corresponden a caudales superiores a

, que tal como se muestra en el

Anexo 1, tienen una desviación alta con respecto a la señal de referencia. Lo mismo sucede

y = 1,0126x - 4,7587 R² = 0,9991

250

350

450

550

650

250 350 450 550 650

Vo

lum

en s

eñal

an

álo

ga (

ml)

Volumen referencia (ml)

Prueba con línea de retorno

y = 0,9936x + 5,1597 R² = 0,9978

250

350

450

550

650

750

250 450 650 850

Vo

lum

en s

eñal

an

álo

ga (

ml)

Volumen referencia (ml)

Prueba sin línea de retorno

22

con la prueba sin línea de retorno (como se puede ver en la Gráfica 2), donde los marcadores

rojos corresponden a caudales mayores a

.

Con estos resultados se concluyó que el funcionamiento del flujómetro en ambos montajes es

el adecuado y su calibración es correcta para caudales inferiores a

, pues como se puede

ver en las gráficas, el coeficiente de ajuste (R2) es de 0,99 para ambos casos. El error

encontrado en caudales superiores a

, se atribuye a que se saturó la tarjeta de

adquisición (como se puede ver en el Anexo 3 y el Anexo 4), pues el voltaje máximo en señal análoga admitido es de 10 V, por lo tanto es necesario modificar algunos parámetros si se van a realizar pruebas a caudales superiores. No obstante, los caudales que se presentan en las

pruebas de carretera se encuentran por debajo de

, por lo tanto se espera no tener

inconvenientes con estas mediciones.

6.3. Pruebas preliminares

Con los protocolos diseñados y habiendo ya probado los equipos, se programaron unas pruebas preliminares con el fin de evaluar el funcionamiento de los equipos en pista, y los procedimientos de las pruebas para hacer correcciones. Estas se realizaron en una vía pública a las afueras de la ciudad de Bogotá en horas de la mañana (con el fin de que el tráfico no interviniera durante las pruebas). Se hicieron sobre la vía que conecta a Mosquera con la salida por la calle 80 de Bogotá, en un tramo de 2,6 km al occidente del peaje “la tebaida” (ver Anexo 12). Las pruebas consistieron en implementar los tres protocolos (aceleración, deceleración natural y consumo) siguiendo los pasos y recomendaciones en los mismos. En esta se hicieron 6 repeticiones de cada una de ellas (3 en una dirección, y 3 en la dirección opuesta de la pista). Los datos registrados no se muestran en los resultados ya que se encontraron errores en los protocolos, y porque la pista tenía una pendiente superior a la que permiten las normas.

6.4. Pruebas definitivas

Se realizaron tres pruebas definitivas en lugares diferentes. Todas fueron realizadas cumpliendo los criterios de las normas seleccionadas y siguiendo los protocolos diseñados para las misas con el fin de conseguir resultados representativos de cada lugar. Se llevaron a cabo con toda la instrumentación instalada, todos los accesorios del vehículo apagados, tanque de combustible lleno, piloto y copiloto a bordo. Esto con el fin de que las condiciones del vehículo fueran las mismas en cada repetición.

23

Imagen 9. Vehículo de pruebas instrumentado para toma de datos en el autódromo de Tocancipá.

6.4.1. Estación de gran altura 1, 2.612 m.s.n.m. (Aeropuerto de Tunja)

Las primeras pruebas definitivas se realizaron el 5 de Abril de 2014 en la ciudad de Tunja,

Boyacá, en las instalaciones del aeropuerto ubicado al oriente de la ciudad. A la fecha, dicha

pista era utilizada únicamente en casos de emergencia, más no había ningún vuelo por lo tanto

podía ser usada para fines académicos como el del presente trabajo. En la Imagen 10, se

presenta una toma aérea de la pista mencionada anteriormente.

Imagen 10. Aeropuerto de Tunja, toma aérea.

Tomado de: http://www.extech.com

Durante el desarrollo de las pruebas, el viento presentó velocidades superiores a las admitidas

por las normas para las pruebas de deceleración natural y consumo de combustible. Por tal

razón, solo se analizaron y compararon los resultados de la prueba de aceleración.

6.4.2. Estación de gran altura 2, 2.485 m.s.n.m. (Autódromo de Tocancipá)

Las segundas pruebas se realizaron el 1 de Mayo de 2014, en el municipio de Tocancipá,

Cundinamarca, en el “Autódromo de Tocancipá”. Durante este día, las instalaciones del

autódromo fueron reservadas por la Universidad de los Andes con el fin de realizar pruebas de

diferentes proyectos. Estas fueron realizadas en la recta principal, donde la pendiente de la

pista es favorable para las pruebas.

24

Imagen 11. Toma aérea autódromo de Tocancipá.

Tomado de: http://www.tocancipa-cundinamarca.gov.co

6.4.3. Estación de baja altura, 331 m.s.n.m. (Via Girardot - Espinal)

Las últimas pruebas se realizaron el 1 de Junio de 2014, en la vía que comunica el municipio de

Girardot, Cundinamarca; y el Espinal, Tolima. Se seleccionó este lugar por su cercanía a la

ciudad de Bogotá por baja altitud sobre el nivel del mar, y por las características de la pista que

cumplían los criterios de las normas. En este caso el tramo seleccionado tenía una extensión

de 1,7 km. Eran de gran importancia estas pruebas, pues sus resultados permitirían obtener

una comparación directa con los resultados en las estaciones de gran altitud y así cumplir los

objetivos propuestos.

Imagen 12. Pista de pruebas Girardot - Espinal.

Tomado de: www.googlemaps.com

7. Procesamiento datos

A continuación se explicará el manejo que se le dio a los datos adquiridos durante las pruebas

de carretera. Gracias a que se usó una sola tarjeta de adquisición para obtener las señales del

flujómetro (presentado en 5.2.3) y del sensor óptico de velocidad (presentado en 5.2.2),

25

ambas señales quedaron registradas en un solo archivo de texto, y bajo el mismo marco de

referencia (tiempo). Esto hizo más sencillo el montaje y el procesamiento de los datos, pues

gracias a ello no fue necesario instalar un “trigger” (dispositivo registra el momento en el que

se empiezan a hacer las pruebas mediante una señal de voltaje de forma escalón.) para

coordinar los dos instrumentos.

El procesamiento de los datos se realizó en MATLAB, por diversas razones: tiene diversas

funciones que eran útiles para el procesamiento de los datos, tiene compatibilidad con

archivos tipo de texto como los generados por Labview y permite diseñar funciones y

programas para obtener los resultados a partir de estos archivos.

Durante las pruebas, se iniciaba la toma de datos antes de empezar con alguna de las pruebas

(aceleración, consumo o deceleración natural), se finalizaba la toma de datos una vez se

realizara la última repetición, y se registraban en otro documento las condiciones y

observaciones de cada repetición. De esta manera se obtenía un solo archivo para cada prueba

en el cual se encontraban los datos para todas las repeticiones realizadas. El primer paso con

estos archivos, consistió en generar un archivo para cada una de las repeticiones a partir del

archivo creado durante las pruebas. Posterior a esto se ejecutaban los códigos que se explican

a continuación.

7.1. Pruebas de aceleración

Según la norma SAE J1491 [9], existe un tiempo de respuesta que corresponde al tiempo que

le tarda al vehículo recorrer 1 ft de distancia, desde el momento en el que se empieza a

acelerar. La norma sugiere tomar los tiempos de aceleración de 0 – 48,3 km/h, y 0 – 96,6

km/h; dado que no es un requisito, y el segundo tiempo sugerido es superior al límite de

velocidad permitido en vías públicas por lo tanto se toma la velocidad máxima permitida de 80

km/h, y un tiempo parcial de aceleración de 0 – 60 km/h.

Los resultados deben cumplir con que el coeficiente de variación debe ser inferior a 3%, es

decir:

Ecuación 1

Los dos indicadores propuestos cumplen con este criterio para todas las pruebas realizadas, a

diferencia de los tiempos parciales correspondientes a velocidades inferiores a 50 km/h donde

no se cumple en todos los casos.

Con el fin de cortar con precisión los datos correspondientes a cada repetición de la prueba, se

creó una función en MATLAB que permite obtener el tiempo respuesta (mencionado en el

párrafo anterior) así como los tiempos de aceleración parciales y finales. En Anexo 13, se

presenta el código generado.

Se creó otro algoritmo en el cual se generaban los resultados finales de las pruebas en cada

lugar, el código se presenta en Anexo 14. Este sintetiza toda la información generada a partir

26

de la función anterior, y con ello genera gráficas, e indicadores que son presentados en la

sección de resultados.

7.2. Pruebas consumo

Según la norma SAE J1082, se debe obtener el consumo de gasolina como una razón de

distancia sobre combustible consumido. Para el presente trabajo se tomó la razón km/gal, ya

que es la más usada en el país. Dado que las repeticiones en cada pista se hacían recorriendo

la misma distancia, se obtiene el consumo de cada prueba tomando el promedio armónico de

cada repetición realizada, usando al siguiente ecuación:

Ecuación 2

Con el fin de verificar la validez de estos resultados, se obtiene el percentil 95 a partir de la T

de student. La diferencia entre el consumo más alto y el más bajo debe ser inferior al valor

obtenido para el percentil 95. En esta prueba se realizaron 5 repeticiones en cada dirección

con el fin de obtener una dispersión adecuada para la muestra, todos los resultados obtenidos

están dentro de lo esperado.

Además de esto se obtiene un intervalo de confianza del 90% usando la siguiente ecuación:

Ecuación 3

Todos los procedimientos indicados anteriormente son los que recomienda la norma

mencionada para este tipo de pruebas, y por lo tanto son los que se obtienen para validar los

resultados.

Al igual que con los datos de aceleración, se usó MATLAB para cortar con precisión los datos

obtenidos experimentalmente en cada repetición de la prueba. Dado que era necesario

acelerar antes de iniciar la prueba y desacelerar al finalizar cada repetición, se usaron dos

velocidades de referencia para esto: velocidad de inicio y velocidad de fin. Con base en esto se

diseñó una función (Anexo 15) que genera una matriz con solo los datos de interés.

De manera similar a la prueba anterior, se generó algoritmo en el cual se sintetizaban los

resultados de las matrices generadas para cada grupo de datos, creando una nueva matriz con

la información necesaria para hacer el análisis de todo el grupo de datos de cada prueba en un

lugar (Anexo 16).

7.3. Pruebas deceleración

Las pruebas de deceleración se llevaron a cabo siguiendo los lineamientos de la norma SAE

J1263[11]. A pesar de que se escogieron pistas cuya pendiente es baja (done el máximo no

supera el 5% admitido por la norma), esta tiene un efecto el cual es evidente al examinar los

datos de las pruebas en cada dirección, razón por la cual se llevaron a cabo pruebas en ambas

27

direcciones de la pista con el fin de minimizar el efecto ya nombrado, y del viento. Por tal

razón se utiliza un modelo que asume pendiente y velocidad del viento despreciable, denotado

con la siguiente ecuación:

Ecuación 4

Para estimar los parámetros asociados a las cargas de resistencia (coeficiente de arrastre y

coeficiente de fricción), partiendo de la ecuación anterior mencionada, se plantea un sistema

de ecuaciones lineales de la siguiente forma:

Ecuación 5

Tal que:

Ecuación 6

De este sistema de ecuaciones se despeja , pues esas constantes son desconocidas, pero el

resto de variables y constantes son conocidas; tal que se obtiene lo siguiente:

Ecuación 7

Para manipular los datos y aplicar las ecuaciones mencionadas, se programaron en MATLAB

una función y un programa. La función (Anexo 17), permite cortar cada grupo de datos de tal

forma que se obtiene únicamente el rango de velocidades que se va a analizar, posteriormente

se filtra la señal, se obtiene la aceleración a partir de la señal de velocidad filtrada sabiendo

que:

Ecuación 8

Teniendo la aceleración, se organizan los valores conocidos en una matriz y vectores como se

mencionada en a Ecuación 6, y a partir del despeje de la Ecuación 7, se obtiene y . Por

último se obtienen los tiempos parciales que son usados como indicadores para comparar los

resultados de todas las pruebas.

El programa creado, permite consolidar toda la información recolectada durante todas las

repeticiones usando la función descrita en el párrafo anterior, y sintetizándola en una matriz y

diversas gráficas.

7.4. Manejo señales

Las señales de velocidad y consumo de combustible medidas se suavizan usando un filtro

Savitzky-Golay. Este se basa en una regresión lineal polimonial local de grado k, y con por lo

menos k+1 puntos uniformemente separados, para así determinar el nuevo valor de cada

punto. Esto permite crear una nueva serie de puntos similar a la original, pero mas suave. Se

decidió usar este tipo de filtro, porque en [13] L.García trabajó con señales similares a las que

se presentan en este trabajo (pues estaba usando los mismos equipos), hizo la comparación

con varios filtros y encontró que este es el que mejor se ajusta a las características de la señal.

28

8. Análisis de resultados

En la siguiente sección se presentan los resultados que se obtuvieron en las pruebas realizadas

en las 3 diferentes estaciones. En la Tabla 10 se presentan las condiciones ambientales bajo las

cuales se hicieron las pruebas en cada una de las estaciones.

Lugar Altitud

(m.s.n.m.) P atm (Hpa) T (°C)

Humedad

relativa (%)

Vprom

viento (m/s)

Densidad

aire (kg/m3)

Aeropuerto Tunja 2.612 734 17,4 61,4 19,4 0,859

Autódromo Tocancipá 2.485 751 24,1 57 2,8 0,873

Variante Girardot -

Espinal 331 961 26,1 65,9 0,8 1,109

Tabla 10. Condiciones de prueba.

Se puede observar que la velocidad del viento en Tunja fue superior a 16 m/s, por lo tanto se

sale de los estándares que permiten las normas para pruebas de consumo de combustible y de

deceleración natural. Para la prueba de aceleración esta velocidad promedio del viento se

encuentra entre el rango admitido. Por tal razón, sólo se incluirán los resultados de Tunja en la

prueba de aceleración ya junto con el de las otras dos estaciones; y para el resto de pruebas

sólo se presentarán los resultados de Tocancipá y Girardot.

Por otro lado, para cada prueba se seleccionaron unos indicadores que pretenden mostrar de

manera sencilla, pero completa, cuáles fueron los resultados que se obtuvieron en cada

prueba, y cómo se relacionan con las realizadas en cada estación probada. Estos indicadores

corresponden a las medias de cada prueba, con su respectivo intervalo de confianza.

No sobra resaltar que todos los valores presentados a continuación cumplen con los criterios

de aceptación de las respectivas normas.

Los resultados que se presentan en esta sección corresponden a la síntesis de los datos

tomados en cada estación y cada prueba. Los resultados detallados de cada prueba llevada a

cabo en cada estación, se adjuntan en anexos. Para las pruebas en Tunja corresponde el Anexo

5; para las pruebas en Tocancipá corresponden desde el Anexo 6 al Anexo 8; y para las pruebas

en Girardot, corresponden desde el Anexo 9 al Anexo 11.

8.1. Pruebas de aceleración

En la Gráfica 3, se presenta el resumen de los resultados que se obtuvieron en las pruebas de

aceleración en las diferentes estaciones probadas. Se muestran en ella los tiempos parciales

cada 10 km/h con el fin de obtener una idea general del comportamiento de los datos. Es

importante tener en cuenta que el tiempo de 0 – 10 km/h es notablemente más corto que los

demás, lo cual se debe al “tiempo de respuesta” que debe ser restado al tiempo total, es decir

que para todos los datos,tiempo 0 indica el momento en el que el vehículo recorrió un pie de

distancia (0,0003048 m), lo cual explica la diferencia con los demás puntos.

29

Gráfica 3. Sintesis de resultados pruebas de

aceleración

Gráfica 4. Síntesis tiempos parciales de aceleración.

Se puede observar que en la estación de baja altura (331 m.s.n.m.), los tiempos de aceleración

son menores para todas las velocidades mostradas en la gráfica. También se observa una

tendencia a que los tiempos de aceleración para la estación de gran altura 1 (2.612 m.s.n.m.)

sean mayores que en la estación de gran altura 2 (2.485 m.s.n.m.), aunque la diferencia sea

pequeña.

En la Gráfica 4, se pueden observar con mayor detalle los indicadores seleccionados para esta

prueba en relación con la altitud. Así mismo, se presentan estos valores en la Tabla 11 con

intervalos de 95% de confianza.

Tiempo (s)

Velocidades (km/h)

Tunja (2.612

m.s.n.m.)

Tocancipá (2.485

m.s.n.m.)

Girardot (331

m.s.n.m.)

0 - 80 9,8 ± 0,18 9,1 ± 0,13 7,5 ± 0,07

0 - 60 6,0 ± 0,07 5,9 ± 0,08 4,9 ± 0,03 Tabla 11. Resultados prueba de aceleración.

Gráfica 5. Diferencias porcentuales tiempos

aceleración 0-80 km/h.

Se puede observar en los resultados que a mayor altitud, el tiempo de aceleración es mayor, y

que esta tendencia se mantiene para los dos indicadores (0-60 km/h y 0-80 km/h). En la

Gráfica 5, se pueden observar las diferencias porcentuales entre los tiempos de aceleración de

0 – 80 km/h para las tres estaciones, en donde se puede comprobar que a mayor diferencia de

altitud, mayor es la diferencia de tiempo.

8.2. Pruebas de consumo

En la Gráfica 6 se presentan los resultados de las pruebas de consumo de combustible. Se

puede observar que el consumo fue menor a gran altitud (2.485 m.s.n.m.) con una diferencia

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 5 10

Ve

loci

dad

(km

/h)

Tiempo (s)

Aceleración a diferentes altitudes

2.612 2.485 331

4

5

6

7

8

9

10

- 1.000 2.000 3.000

Tie

mp

o (

s)

Altitud (m)

Tiempos parciales

0-80 km/h 0-60 km/h

2,9%

17,0% 19,4%

0% 5%

10% 15% 20% 25%

Tunja - Tocancipá

Tocancipá - Girardot

Tunja - Girardot

Diferencias porcentuales

30

porcentual de 6,77% con respecto al consumo en la estación de baja altitud (331 m.s.n.m.),

como se observa en la Gráfica 6.

Gráfica 6. Comparación pruebas de consumo de combustible.

A pesar de que la prueba se llevó a cabo cumpliendo todos los parámetros mencionados en la

norma, no se cuantifica el efecto de cada una de las variables ambientales medidas en el

resultado que se obtuvo, pues va más allá del alcance del presente trabajo donde se pretende

caracterizar el comportamiento del vehículo y no de cada uno de los componentes.

Consumo (km/gal)

Tocancipá (2.485 m.s.n.m.) Girardot (331 m.s.n.m.)

56,5 ± 0,55 52,7 ± 0,67

Tabla 12. Resultados consumo de combustible.

Es importante mencionar que esta prueba se realizó a velocidad constante, con el vehículo en

quinta marcha, y donde el régimen de giro del motor era entre 1.700 y 1.800 r.p.m. (este valor

fue tomado a partir del tacómetro del vehículo, y se desconoce la precisión del mismo). A

partir de esto se deduce que el motor se encontraba trabajando a carga constante y bajas

r.p.m. inferiores a 2.000 como es mencionado en [3] y donde mencionan que a bajas r.p.m. el

consumo disminuye a mayor altitud; tal y como se presentó en esta prueba. Es de gran interés

caracterizar el comportamiento del motor a diferentes altitudes y en diferentes condiciones de

trabajo, por lo tanto se recomienda realizar más repeticiones de esta prueba cambiando otras

variables (lo cual se explica con mayor detalle en la sección 10 Trabajo futuro,

recomendaciones)

8.3. Pruebas de deceleración natural

En la Gráfica 7, se presenta el resumen de los resultados que se obtuvieron con la prueba de

deceleración natural en las dos estaciones, donde se puede observar que en general el tiempo

de deceleración es mayor en la estación de gran altitud. Esto refuerza la hipótesis de que a

menor altitud son mayores las cargas aerodinámicas a las que está sujeto un vehículo debido a

que la densidad del aire es mayor tal y como se muestra en la sección 2.5.

45

47

49

51

53

55

57

59

61

63

65

2.485 331

Co

nsu

mo

(km

/gal

)

Altitud (m)

Consumo a 65 km/h a diferentes altitudes

31

Los indicadores seleccionados para esta prueba, consisten en tiempos parciales de

deceleración cada 5 km/h, como lo indica la norma ISO 10521-1 “Road vehicles-Road load-

Determination under reference atmospehirc conditions” [14]. Estos pueden verse más

claramente en la Gráfica 8, donde es evidente que la tendencia se cumple para los 3 rangos de

velocidades estudiados.

Gráfica 7. Resumen resultados pruebas de

deceleración.

Gráfica 8. Comparación tiempos parciales de

deceleración.

En la Tabla 13 (al igual que en la Gráfica 8), se puede observar que el intervalo de confianza de 95% para el grupo de datos de Girardot, es más grande que el de las pruebas en Tocancipá. Esto se debe a que en la estación de baja altura, la pendiente de la pista es mayormente en una dirección. lo anterior genera que los tiempos de deceleración en una dirección son notablemente mayores que en la opuesta, y por lo tanto la dispersión de este grupo es mayor que en la estación de mayor altura (donde existe una pendiente, pero no es mayormente en una dirección). A pesar de esto, existe una diferencia de medias evidente y los intervalos de confianza no se traslapan entre si.

Tiempo (s)

Rango velocidades (km/h)

Tocancipá (2.485 m.s.n.m.)

Girardot (331 m.s.n.m.)

65-60 5,9 ± 0,7 4,5 ± 0,7

65-55 13,5 ± 0,4 9,7 ± 1,7

65-50 19,9 ± 0,6 15,8 ± 3,0 Tabla 13. Resultados prueba de deceleración natural.

Gráfica 9. Diferencias porcentuales tiempos deceleración

En la Gráfica 9, se puede observar que la diferencia porcentual de los tiempos de deceleración para los tres indicadores es superior al 20%. Porcentualmente, es la diferencia mayor encontrada en las pruebas realizadas. Esto demuestra que el cambio en la carga aerodinámica que se encuentra a diferentes altitudes es importante, y como tal debe tener un efecto importante en el resto de indicadores (aceleración y consumo de combustible).

50

52

54

56

58

60

62

64

66

0 5 10 15 20

Ve

loci

dad

(km

/h)

Tiempo (s)

Deceleración a diferentes altitudes

2.485 331

2 4 6 8

10 12 14 16 18 20 22

- 1.000 2.000 3.000 Ti

em

po

(s)

Altitud (m)

Timpos parciales de decelración

65-60 km/h 65-55 km/h 65-50 km/h

23,7%

28,1%

20,6%

15%

20%

25%

30%

65 - 60 65 - 55 65 - 50

Dif

eren

cia

Rango de velocidades (km/h)

Diferencia porcentual deceleración

32

9. Conclusiones

El cambio en altitud conlleva a que se presenten otros cambios en las condiciones ambientales de un lugar, principalmente se presentan cambios en temperatura y en presión atmosférica, mientras que otros factores atmosféricos dependen principalmente de las condiciones climáticas. Con base en lo presentado en el estado del arte (sección 2), el cambio en el comportamiento de un vehículo se debe principalmente a la diferencia en la densidad del aire como consecuencia de la altitud. A pesar de esto, en el presente trabajo no se midió la densidad en cada estación, sino que se obtuvo a partir de una ecuación que pretende integrar el efecto de la presión atmosférica y por tal razón no se hace comparación con la densidad del aire, sino con la altitud de cada estación. Por lo tanto, los resultados presentados en este trabajo hacen referencia al cambio en el desempeño de un vehículo de carretera como consecuencia del cambio en altitud. Los resultados de la prueba de aceleración, demuestran que el desempeño del motor es mejor a baja altitud, pues es ahí donde se presentan los menores tiempos de aceleración. En las pruebas realizadas, se obtuvieron diferencias de 2,9% ,17,0%, 19,4% para diferencias de 2.612 – 2.485 m.s.n.m., 2.485 – 331 m.s.n.m., y 2.612 – 331 m.s.n.m. respectivamente. A pesar de que los resultados parecieran tener una relación lineal, no se puede concluir qué tipo de relación existe (lineal, exponencial, potencial, etc) ya que los datos son insuficientes para establecerla con certeza. La velocidad del viento en la estación de mayor altitud (2.612 m.s.n.m. en Tunja) fueron superiores a 16 km/h, velocidad que supera los límites admitidos por las normas de las pruebas de consumo de combustible y deceleración natural, por lo tanto no se analizaron los resultados de estas. Los resultados de la prueba de consumo de combustible a velocidad constante, mostraron que este es menor en la estación de gran altitud (2.485 m.s.n.m.) que en la estación de baja altitud (331 m.s.n.m.), siendo 6,77% inferior en la primera. Este resultado se debe a la suma de varios factores como la resistencia del viento, la cual se sabe que aumenta proporcionalmente con la densidad del aire, que en este caso fue 21,8% mayor en la estación de baja altura. Este efecto tiene que ser contrarrestado por el motor con el fin de mantener la velocidad constante, y por lo tanto genera un aumento en el consumo de combustible.. De manera similar, la humedad relativa, la temperatura del combustible y la temperatura ambiente tienen efectos en el consumo de combustible (pues afectan la eficiencia de combustión en las cámaras del motor), pero no fueron cuantificados en este proyecto, pues excede el alcance del mismo. Las pruebas de deceleración natural, demostraron que la fuerza de arrastre en el vehículo es mayor a menor altitud debido al cambio en densidad del aire que se presenta, y los resultados muestran que en la estación de baja altura le tomó al vehículo 20,3% menos de tiempo en decelerar de 65 a 50 km/h que en la estación de gran altura donde la densidad del aire era 21,8% menor. A pesar de que el resto de factores ambientales variaron en cada estación (temperatura,

humedad relativa, y velocidad del viento), se concluye que el cambio presentado por los

resultados corresponde principalmente al cambio en presión atmosférica debido a la altitud,

con lo cual se cumplieron los objetivos propuestos en el proyecto.

Así mismo, el trabajo tenía como objetivo desarrollar una metodología que permita medir el

cambio en el desempeño de un vehículo usando pruebas de carretera. Este objetivo se logró

33

con la metodología propuesta y en anexos (12.1. Protocolos desarrollados para pruebas

realizadas) se presentan los protocolos desarrollados.

10. Trabajo futuro, recomendaciones

A pesar de que los resultados que se obtuvieron en este trabajo fueron satisfactorios, es de gran importancia seguir trabajando en el tema propuesto de la pérdida de potencia debida a la altitud, desde la aproximación por pruebas de carretera, y de manera complementaria en dinamómetros. Esto porque es de interés conocer con mayor detalle el fenómeno, pues los resultados pueden permitir desarrollar tecnologías que minimicen este efecto que es indeseado, y así volver los vehículos más eficientes de lo que son hoy en día. Con el fin de obtener una mejor aproximación hacia la tendencia de los datos en pruebas de aceleración y de consumo, es importante realizar pruebas de carretera en más estaciones y donde se presenten menores diferencias de altitud entre una y otra. Esto permitiría construir gráficas que demuestren cómo es el rendimiento y el consumo, y cómo cambia dependiendo de la altitud. Es posible que exista una relación entre estas variables y la altitud sobre el nivel del mar, así como también es posible que exista una relación entre el rendimiento y la diferencia de altitud. Si se encuentra esta relación, podría predecirse el comportamiento de un vehículo a cualquier altitud, independientemente de cuál sea la altitud de referencia. Dado que en los últimos años se ha popularizado el uso de turbo cargadores y compresores en motores de vehículos de calle, es también de interés realizar este tipo de pruebas (tanto consumo como aceleración) en motores que cumplan con estas características. A pesar de que se sabe que el efecto de la altura disminuye cuando hay aspiración forzada en el motor (como se presentó en la sección 2.6) [7], no se conocen con precisión cuales son las diferencias. De igual manera sería interesante realizar estudios en vehículos con motores diésel. En cuanto a las pruebas de consumo de combustible, los resultados que se obtuvieron demuestran que es necesario realizar pruebas para caracterizarlo mejor, razón por la cuál sería interesante realizar pruebas a velocidad constante a una misma velocidad, en diferentes cambios (como se mencionó anteriormente estas se hicieron en 5, donde el motor giraba en un rango de 1.700 y 1.800 r.p.m.) con el fin de evaluar el comportamiento a diferentes regímenes de operación bajo la misma carga, por ejemplo en el caso de estas pruebas, a 65 km/h se hubiera podido realizar la prueba con la caja de velocidades den 2, 3, y 4. A manera complementaria, y con el fin de reforzar los resultados que se obtengan en las pruebas que se recomiendan hacer, es de interés también realizar pruebas en dinamómetros, pues estas permitirían conocer mayor precisión cómo cambian las curvas de potencia y momento par vs velocidad de giro del cigüeñal. Lo anterior permitiría definir si hay un rango de operación en el motor que sea más crítico que otro y así enfocar estudios más especializados para disminuir esos efectos.

34

11. Referencias

[1] X. Castells, «Energía y transporte: Energía, Agua, Medioambiente, territorialidad y

Sostenbilidad,» 2012.

[2] K. Nakajima et al., «Experiments on the effects of atmospheric conditions on the

performance of an automotive gasoline engine,» 1969.

[3] B.A. Shannak, M. Alhasan, «Effect of atmospheric altitude on engine performance,» 2002.

[4] J.R.Sodre, Soares S.M.C., «Effects of atmospheric temperature and pressure on the

performance of a vehicle,» 2002.

[5] J. Sodre., S. Soares., «Comparison of engine power correction factor for varying

atmospheric conditions,» 2003.

[6] Efthimios, Zervas, «Impact of altitude on fuel consumption of a gasoline passenger car,»

2001.

[7] M Lapuerta, O Armas, J Agudelo, C Sánchez., «Estudio del Efecto de la Altitud sobre el

Comportamiento de Motores de Combustión Interna. Parte 1: Funcionamiento.,» 2006.

[En línea]. Available: http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-

07642006000500005.

[8] Ministerio de transporte, «Transporte en cifras estadísticas,» 2012. [En línea]. Available:

file:///C:/Users/jf.gallego669/Downloads/Transporte%20Cifras%20-

%20Estadisticas%202012.pdf.

[9] Society of Automotive Engeneering, «Vehicle acceleration measurement SAE J1491 v003,»

2006.

[10] Society of Automotive Engineering, «Fuel Economy Measurement Road Test Procedure

SAE J1082 v003,» 2008.

[11] Society of Automotive Engineering, «Road Load Measurement and dynamometer

Simulation Using coastdown Techniques SAE J1263 v001,» 1996.

[12] A. García, «Comparación de métodos de análisis para la evaluación experimental de

coeficientes de arrastre y rodadura,» Universidad de los Andes, Bogotá, Colombia., 2014.

[13] L. García, «Efecto de la altura en el desempeño de un vehículo a gasolina,» 2013.

[14] International Organization for Standarization, “ISO 10521-1:2006 Road vehicles - Road

load - Part 1: Determination under reference atmospheric conditions,” 2006.

35

12. Anexos

12.1. Protocolos desarrollados para pruebas realizadas

En esta sección se presentan los protocolos diseñados para las pruebas realizadas durante el

presente estudio

12.1.1. Protocolo para prueba de aceleración 0-80 km/h

1. Instrumentación

GPS de alta resolución: o VBox o VBox Sport

Flujómetro de desplazamiento positivo o Corrsys Datron DFL3X-5bar

Sensor de velocidad: o Corrsys Datron L-350 Aqua

Termo-anemómetro: o EXTECH 45158

Barómetro o Barómetro portátil Baladé

Manómetro

2. Preparación vehículo Con el fin de que las pruebas arrojen un error mínimo, el vehículo debe prepararse previamente a la prueba.

i. Las llantas del vehículo deben estar infladas a la presión recomendada por el fabricante.

ii. Se debe medir el área frontal del vehículo, o estimarla mediante la siguiente ecuación donde es la altura del vehículo (Distancia vertical entre el suelo y el punto más alto del vehículo incluyendo accesorios, incluso la porción no flexible de la antena) 1 , y es el ancho del vehículo (ancho máximo del vehículo entre dos puntos incluyendo accesorios y excluyendo espejos) según:

iii. El vehículo debe ser manejado durante 30 min por lo menos, antes de realizar la

prueba. iv. El tanque de gasolina se debe encontrar lleno con el fin de que esta condición sea

repetible para próximas pruebas. v. Las puertas, ventanas, capó y baúl del vehículo se deben encontrar cerrados. vi. Pesar el vehículo.

3. Pruebas

Las pruebas deben realizarse en pares, donde cada toma de datos se haga un una dirección.

Se deben realizar pruebas de aceleración donde la velocidad máxima de referencia para la prueba va a ser 80 km/h ya que es la permitida por el código de tránsito Colombiano.

36

Si algo inesperado ocurre durante una prueba en alguna dirección, debe repetir esta prueba en ambas direcciones e ignorar los datos tomados previamente.

Antes de la prueba, verificar que lleva todos los equipos que necesita, y que además estos tengan todos los cables y conexiones necesarias.

Instale los equipos que va a usar en el vehículo de pruebas, siguiendo las recomendaciones en el manual de estos equipos.

La velocidad promedio del viento debe ser inferior a 24 km/h, y la velocidad pico no puede superar 32 km/h

Procedimiento:

i. Verificar funcionamiento de los equipos. 1. Verificar que todas las conexiones estén hechas de forma adecuada. 2. De ser posible, verificar el funcionamiento de cada instrumento haciendo una

lectura de los datos que está tomando. 3. Verificar los parámetros (como constantes y multiplicadores) que están

configuradas en el equipo y que se necesitaran posteriormente para procesar los datos.

4. Registre estas constantes

ii. Reconocimiento de la pista 1. Ubíquese en un extremo de la pista de pruebas. 2. Empiece a registrar datos. 3. Recorra la pista en su totalidad, de ser posible a velocidad constante. 4. Cuando llegue al extremo de la pista, deténganse, de media vuelta y recorra la

pista en sentido opuesto 5. Deje de tomar datos.

iii. Ejecución pruebas: Aceleración 0 a 80 km/h

1. Ubíquese en un extremo de la pista. 2. Registre las condiciones ambientales (temperatura y presión atmosférica) 3. Empiece a registrar datos 4. Presione el acelerador a fondo hasta que el vehículo alcance una velocidad

superior a la velocidad máxima que se pretende medir en la prueba (80 km/h). 5. Ubíquese en el extremo opuesto de la pista y realice la prueba en dirección

opuesta repitiendo los pasos 2 y 4. 6. Deje de tomar datos 7. Realice nuevamente el procedimiento de los pasos 1 a 7 hasta alcanzar un

mínimo de 5 pares de datos. 8. Verifique que los datos registrados cumplan con el mínimo de precisión

estadística requerida por la norma SAE J1491

37

12.1.2. Protocolo para prueba de consumo de combustible a velocidad constante.

1. Instrumentación

GPS de alta resolución: o VBox o VBox Sport

Sensor de velocidad: o Corrsys Datron L-350 Aqua

Flujómetro de desplazamiento positivo o Corrsys Datron DFL3X-5bar

Termo-anemómetro: o EXTECH 45158

Barómetro o Barómetro portátil Baladé

Manómetro

2. Preparación vehículo Con el fin de que las pruebas arrojen un error mínimo, el vehículo debe prepararse previamente a la prueba.

i. Las llantas del vehículo deben estar infladas a la presión recomendada por el fabricante.

ii. Se debe medir el área frontal del vehículo, o estimarla mediante la siguiente ecuación donde es la altura del vehículo (Distancia vertical entre el suelo y el punto más alto del vehículo incluyendo accesorios, incluso la porción no flexible de la antena) 1 , y es el ancho del vehículo (ancho máximo del vehículo entre dos puntos incluyendo accesorios y excluyendo espejos) según:

iii. El vehículo debe ser manejado durante 30 min por lo menos, antes de realizar la

prueba. iv. El tanque de gasolina se debe encontrar lleno con el fin de que esta condición sea

repetible para próximas pruebas. v. Las puertas, ventanas, capó y baúl del vehículo se deben encontrar cerrados. vi. Pesar el vehículo.

3. Pruebas

Las pruebas deben realizarse en pares, donde cada toma de datos se haga un una dirección.

Se deben realizar pruebas de desaceleración donde la velocidad máxima de referencia para la prueba va a ser 80 km/h ya que es la permitida por el código de tránsito Colombiano.

Si algo inesperado ocurre durante una prueba en alguna dirección, debe repetir esta prueba en ambas direcciones e ignorar los datos tomados previamente.

Antes de la prueba, verificar que lleva todos los equipos que necesita, y que además estos tengan todos los cables y conexiones necesarias.

Instale los equipos que va a usar en el vehículo de pruebas, siguiendo las recomendaciones en el manual de estos equipos.

La velocidad del viento promedio debe ser inferior a 16 km/h, y la velocidad pico debe ser inferior a 24 km/h

38

Procedimiento:

i. Verificar funcionamiento de los equipos. 1. Verificar que todas las conexiones estén hechas de forma adecuada. 2. De ser posible, verificar el funcionamiento de cada instrumento haciendo una

lectura de los datos que está tomando. 3. Verificar los parámetros (como constantes y multiplicadores) que están

configuradas en el equipo y que se necesitaran posteriormente para procesar los datos.

4. Registre estas constantes

ii. Reconocimiento de la pista 1. Ubíquese en un extremo de la pista de pruebas. 2. Empiece a registrar datos. 3. Recorra la pista en su totalidad, de ser posible a velocidad constante. 4. Cuando llegue al extremo de la pista, deténganse, de media vuelta y recorra la

pista en sentido opuesto 5. Deje de tomar datos.

La pendiente de la pista no debe ser superior a 1%.

iii. Ejecución pruebas. 1. Ubíquese en un extremo de la pista. 2. Registre las condiciones ambientales (temperatura y presión atmosférica) 3. Empiece a registrar datos 4. Acelere el vehículo hasta alcanzar una velocidad de 75km/h. 5. Mantenga esta velocidad lo más estable posible hasta recorrer una distancia

de 1 km, o lo que le permita la pista usada, y que no supere 2 km 6. Ubíquese en el extremo opuesto de la pista y Realice la prueba en dirección

opuesta repitiendo los pasos 2, 4 y 5. 7. Deje de tomar datos. 8. Realice nuevamente el procedimiento de los pasos 1 a 7 hasta alcanzar un

mínimo de 3 pares de datos.

39

12.1.1. Protocolo para prueba de deceleración natural

1. Instrumentación

GPS de alta resolución: o VBox o VBox Sport

Sensor de velocidad: o Corrsys Datron L-350 Aqua

Termo-anemómetro: o EXTECH 45158

Barómetro o Barómetro portátil Baladé

Manómetro

2. Preparación vehículo Con el fin de que las pruebas arrojen un error mínimo, el vehículo debe prepararse previamente a la prueba.

i. Las llantas del vehículo deben estar infladas a la presión recomendada por el fabricante.

ii. Se debe medir el área frontal del vehículo, o estimarla mediante la siguiente ecuación donde es la altura del vehículo (Distancia vertical entre el suelo y el punto más alto del vehículo incluyendo accesorios, incluso la porción no flexible de la antena) 1 , y es el ancho del vehículo (ancho máximo del vehículo entre dos puntos incluyendo accesorios y excluyendo espejos) según:

iii. El vehículo debe ser manejado durante 30 min por lo menos, antes de realizar la

prueba. iv. El tanque de gasolina se debe encontrar lleno con el fin de que esta condición sea

repetible para próximas pruebas. v. Las puertas, ventanas, capó y baúl del vehículo se deben encontrar cerrados. vi. Pesar el vehículo.

3. Pruebas

Las pruebas deben realizarse en pares, donde cada toma de datos se haga un una dirección.

Se deben realizar pruebas de desaceleración donde la velocidad máxima de referencia para la prueba va a ser 80 km/h ya que es la permitida por el código de tránsito Colombiano.

Si algo inesperado ocurre durante una prueba en alguna dirección, debe repetir esta prueba en ambas direcciones e ignorar los datos tomados previamente.

Antes de la prueba, verificar que lleva todos los equipos que necesita, y que además estos tengan todos los cables y conexiones necesarias.

Instale los equipos que va a usar en el vehículo de pruebas, siguiendo las recomendaciones en el manual de estos equipos.

La velocidad promedio del viento no debe ser superior a 16 km/h, y la velocidad pico debe ser inferior a 20 km/h

Procedimiento:

40

i. Verificar funcionamiento de los equipos. 1. Verificar que todas las conexiones estén hechas de forma adecuada. 2. De ser posible, verificar el funcionamiento de cada instrumento haciendo una

lectura de los datos que está tomando. 3. Verificar los parámetros (como constantes y multiplicadores) que están

configuradas en el equipo y que se necesitaran posteriormente para procesar los datos.

4. Registre estas constantes

ii. Reconocimiento de la pista 1. Ubíquese en un extremo de la pista de pruebas. 2. Empiece a registrar datos. 3. Recorra la pista en su totalidad, de ser posible a velocidad constante. 4. Cuando llegue al extremo de la pista, deténganse, de media vuelta y recorra la

pista en sentido opuesto 5. Deje de tomar datos.

iii. Ejecución pruebas.

1. Ubíquese en un extremo de la pista. 2. Registre las condiciones ambientales (temperatura y presión atmosférica) 3. Empiece a registrar datos 4. Acelere el vehículo hasta alcanzar una velocidad de 85km/h. 5. Ponga el vehículo en neutro y déjelo desacelerar naturalmente hasta que

alcance una velocidad inferior a 20 km/h, después de esto puede maniobrar el vehículo. Durante esta prueba es importante que mantenga el vehículo lo más recto posible.

6. Ubíquese en el extremo opuesto de la pista y Realice la prueba en dirección opuesta repitiendo los pasos 2, 4 y 5.

7. Deje de tomar datos. 8. Realice nuevamente el procedimiento de los pasos 1 a 7 hasta alcanzar un

mínimo de 3 pares de datos. 9. Verifique que los datos registrados cumplan con el mínimo de precisión

estadística requerida por la norma ISO 10521-1:2006

41

12.2. Gráficas complementarias.

Anexo 1. Caudal vs diferencia de volúmenes para montaje con retorno.

Anexo 2. Caudal vs diferencia de volumen sin línea de retorno.

Anexo 3. Caudales para montaje con línea de retorno.

Anexo 4. Caudales para montaje sin línea de retorno.

Pruebas Tunja

0,0%

5,0%

10,0%

15,0%

20,0%

25,0%

-1,5%

-1,0%

-0,5%

0,0%

0,5%

1,0%

0 20 40 60 80 100 120

Dif

ere

nci

a d

e v

olu

me

n (

Ro

jo)

Dif

ere

nci

a d

e v

olu

me

n (

Azu

l)

Caudal (l/h)

Caudal vs diferencia volúmenes

11,5%

12,0%

12,5%

13,0%

13,5%

14,0%

-3,0%

-2,0%

-1,0%

0,0%

1,0%

2,0%

0 20 40 60 80 100 120

Dif

ere

nci

a d

e v

olu

me

n (

Ro

jo)

Dif

ere

nci

a d

e v

olu

me

n (

Azu

l)

Caudal (l/h)

Caudal vs diferencia volúmenes

y = 1,0006x + 0,1139 R² = 0,9978

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0

Cau

dal

se

ñal

an

álo

ga (

l/h

)

Caudal real (l/h)

Caudales

y = 1,0241x - 0,75 R² = 0,9987

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0

Cau

dal

se

ñal

an

álo

ga (

l/h

)

Caudal real (l/h)

Caudales

42

Aceleración

Anexo 5. Resultados prueba de aceleración en Tunja.

Pruebas Tocancipá

Aceleración

43

Anexo 6. Resultados prueba de aceleración en Tocancipá.

Consumo

Anexo 7. Resultados prueba de consumo en Tocancipá

44

Deceleración

Anexo 8. Resultados prueba de deceleración natural en Tocancipá.

Pruebas Girardot

Aceleración

45

Anexo 9. Resultados prueba de aceleración en Girardot.

Consumo

Anexo 10. Resultados prueba de consumo en Girardot.

46

Deceleración

Anexo 11. Resultados prueba de deceleración natural en Girardot.

47

12.3. Figuras complementarias

Anexo 12. Pista donde se realizaron las pruebas preliminares.

48

12.4. Códigos de programas y funciones diseñadas en Matlab.

Función aceleracionDatos.m

function [ matriz,i ] = acelerecionDatos(datos,delta,vMax)

%UNTITLED3 Summary of this function goes here

Creación de variables y constantes

min=(1); % Creación variable mínimo

max=(length(datos)); % Creación variable máximo

vStart=0.5; % Velcidad donde se empiezan a procesar los datos

vStart2=3; % Velocidad para registrar el inicio de la prueba de aceleración

vEnd=vMax; % Velocidad máxima de la prueba de aceleración

sg1=5; % Grado del polinomio del filtro aplicado a la velocidad

sg2=301; % Número de valores revisados en cada iteración para filtro de

velocidad

sg3=5; % Grado del polinomio del filtro aplicado al flujo de

combustible

sg4=501; % Número de valores revisados en cada iteración para filtro de

flujo de combustible.

Encontrar inicio y fin de la prueba de aceleración

En esta sección se usa un recorrido para encontrar el principio y el fin de la prueba de

aceleración, usando las constantes ya creadas.

vs1=sgolayfilt(datos(min:max,6),sg1,sg2);

i=min;

while min==(1)

if vs1(i)<vStart&&vs1(i+500)>vStart2

min=i;

else

i=i+1;

end

end

while max==(length(datos))&&datos(i,6)<vEnd

i=i+1;

end

max=i;

Creación variables medidas

En esta sección se crean y filtran las señales que se van a procesar posteriormente.

% Tiempo

t=datos(min:max,1)-datos(min,1);

% Flujo

f=(datos(min:max,2));

% Consumo

c(1)=datos(1,2)*0.001/3600;

for i=2:1:length(f)

49

c(i)=f(i)*0.001/3600+c(i-1);

end

% Velocidad

v=datos(min:max,6);

x=datos(min:max,8)-datos(min,8);

% Distancia

x(1)=v(1)*0.001/3600;

for i=2:1:length(v)

x(i)=v(i)*0.001/3600+x(i-1);

end

% Filtrar señales

vs=sgolayfilt(v,sg1,sg2);

fs=sgolayfilt(f,sg3,sg4);

Creación de matríz para resultados

En esta sección se crea la matriz de los resultados, y se llena con los valores.

matriz(:,1)=t;

matriz(:,2)=f;

matriz(:,3)=c;

matriz(:,4)=v;

matriz(:,5)=x;

matriz(:,6)=vs;

matriz(:,7)=fs;

matriz(1,8)=(datos(max,1)-datos(min,1));

matriz(1,9)=(x(length(x))/c(length(x)));

% Quitar "tiempo de respuesta" al tiempo final. Este es el tiempo que le toma

% al vehículo recorrer un pie desde el momento en el que se empieza a

% acelerar (según SAE J1491)

j=1;

while x(j)<0.0003048

j=j+1;

end

matriz(2,8)=(t(length(t))-t(j));

matriz(3,8)=t(j);

% Creación de tiempos parciales de aceleración

for j=1:1:(vEnd)/delta

for k=1:1:length(vs)

if matriz(k,6)<((delta)*(j))

matriz(j,10)=matriz(k,1)-matriz(3,8);

end

end

end

end

Published with MATLAB® R2013a Anexo 13. Código de la función aceleracionDatos.m

Algoritmo aceleracionGraficas.m

50

clc

clear all

close all

Constantes

n=10; % # de repeticiones

T=23.4; % Temperatura ambiente T °C

delta=10; % Delta para indicadores de velocidad parciales (km/h)

vMax=80; % Velocidad máxima de prueba

P=0.1; % Probabilidad para intervalo de confianza

Cargar datos

En esta sección se genera un matriz con todos los datos de las pruebas realizadas

dD1=aceleracionDatos(textread('Aceleracion1.lvm'),delta,vMax);

dD2=aceleracionDatos(textread('Aceleracion2.lvm'),delta,vMax);

dD3=aceleracionDatos(textread('Aceleracion3.lvm'),delta,vMax);

dD4=aceleracionDatos(textread('Aceleracion4.lvm'),delta,vMax);

dD5=aceleracionDatos(textread('Aceleracion5.lvm'),delta,vMax);

dD6=aceleracionDatos(textread('Aceleracion6.lvm'),delta,vMax);

dD7=aceleracionDatos(textread('Aceleracion7.lvm'),delta,vMax);

dD8=aceleracionDatos(textread('Aceleracion8.lvm'),delta,vMax);

dD9=aceleracionDatos(textread('Aceleracion9.lvm'),delta,vMax);

dD10=aceleracionDatos(textread('Aceleracion10.lvm'),delta,vMax);

Resultados

En esta sección, se organizan los resultados a partir de la matriz creada anteriormente

% filas -> número de filas en la matriz de resultados finales

filas=(vMax)/delta+1;

filas2=(vMax)/delta;

% Datos -> Generación de matriz de resultados finales.

ts(2:filas,1)=dD1(1:filas2,10);

ts(2:filas,2)=dD2(1:filas2,10);

ts(2:filas,3)=dD3(1:filas2,10);

ts(2:filas,4)=dD4(1:filas2,10);

ts(2:filas,5)=dD5(1:filas2,10);

ts(2:filas,6)=dD6(1:filas2,10);

ts(2:filas,7)=dD7(1:filas2,10);

ts(2:filas,8)=dD8(1:filas2,10);

ts(2:filas,9)=dD9(1:filas2,10);

ts(2:filas,10)=dD10(1:filas2,10);

% Intervalo de confianza

int=tinv((1-P/2),(n-1));

% Cargar los resultados finales de manera ordenada en al matriz.

for i=1:1:filas

% promedios

ts(i,11)=mean(ts(i,1:10));

% Desviación

51

ts(i,12)=std(ts(i,1:10));

% Coeficientes de variación

ts(i,13)=ts(i,12)/ts(i,11);

% Velocidades

ts(i,14)=delta*(i-1);

% Intervalo de confianza

ts(i,15)=(ts(i,12)/(n)^0.5)*int;

end

% Generar vectores para facilitar código para generar gráficas de velocidad

% y tiempo.

vt(:,1)=ts(:,14);

vt(:,2)=ts(:,11);

vt(:,3)=ts(:,12);

vt(:,4)=ts(:,13);

Gráficas

% Flujo

figure

subplot(2,2,1);

plot(dD1(:,1),dD1(:,7),dD2(:,1),dD2(:,7),dD3(:,1),dD3(:,7),dD4(:,1),dD4(:,7),dD5(:,1),dD

5(:,7),dD6(:,1),dD6(:,7),dD7(:,1),dD7(:,7),dD8(:,1),dD8(:,7))

legend('1','2','3','4','5','6','7','8')

xlabel('Tiempo (s)')

ylabel('Flujo (l/h)')

title('Flujo de combustible vs tiempo')

grid on

% Consumo

subplot(2,2,2);

plot(dD1(:,1),dD1(:,3),dD2(:,1),dD2(:,3),dD3(:,1),dD3(:,3),dD4(:,1),dD4(:,3),dD5(:,1),dD

5(:,3),dD6(:,1),dD6(:,3),dD7(:,1),dD7(:,3),dD8(:,1),dD8(:,3))

legend('1','2','3','4','5','6','7','8')

xlabel('Tiempo (s)')

ylabel('Consumo (l)')

title('Consumo vs tiempo')

grid on

% Velocidad

subplot(2,2,3);

plot(dD1(:,1),dD1(:,4),dD2(:,1),dD2(:,4),dD3(:,1),dD3(:,4),dD4(:,1),dD4(:,4),dD5(:,1),dD

5(:,4),dD6(:,1),dD6(:,4),dD7(:,1),dD7(:,4),dD8(:,1),dD8(:,4))

legend('1','2','3','4','5','6','7','8')

xlabel('Tiempo (s)')

ylabel('Velocidad (km/h)')

title('Velocidad vs tiempo')

grid on

% Distancia

subplot(2,2,4);

plot(dD1(:,1),dD1(:,5),dD2(:,1),dD2(:,5),dD3(:,1),dD3(:,5),dD4(:,1),dD4(:,5),dD5(:,1),dD

5(:,5),dD6(:,1),dD6(:,5),dD7(:,1),dD7(:,5),dD8(:,1),dD8(:,5))

legend('1','2','3','4','5','6','7','8')

xlabel('Tiempo (s)')

ylabel('Distancia (km)')

52

title('Distancia vs tiempo')

grid on

% velocidad filtrada

figure

title('Pruebas Aceleración')

subplot(2,2,1)

plot(dD1(:,1),dD1(:,6),dD2(:,1),dD2(:,6),dD3(:,1),dD3(:,6),dD4(:,1),dD4(:,6),dD5(:,1),dD

5(:,6),dD6(:,1),dD6(:,6),dD7(:,1),dD7(:,6),dD8(:,1),dD8(:,6))

legend('1','2','3','4','5','6','7','8')

xlabel('Tiempo (s)')

ylabel('Velocidad (km/h)')

title('Velocidad vs tiempo')

grid on

% Flujo

subplot(2,2,2);

plot(dD1(:,1),dD1(:,7),dD2(:,1),dD2(:,7),dD3(:,1),dD3(:,7),dD4(:,1),dD4(:,7),dD5(:,1),dD

5(:,7),dD6(:,1),dD6(:,7),dD7(:,1),dD7(:,7),dD8(:,1),dD8(:,7))

legend('1','2','3','4','5','6','7','8')

xlabel('Tiempo (s)')

ylabel('Flujo (l/h)')

title('Flujo de combustible vs tiempo')

grid on

% Tiempo promedio

subplot(2,2,3)

bar(ts(filas,1:10))

xlabel('Prueba')

ylabel('Tiempo (s)')

ylim([7 8.5])

grid on

subplot(2,2,4)

plot(vt(:,2),vt(:,1),'.-')

title('Promedio')

xlabel('tiempo')

ylabel('Velocidad (km/h)')

grid on

Published with MATLAB® R2013a Anexo 14. Código del programa aceleracionGraficas.m

Función consumoDatos.m

function [ matriz,cProm ] = consumoDatos(datos,vStart,vEnd)

%UNTITLED3 Summary of this function goes here

Creación de variables

min=(1); % Creación variable mínimo

max=(length(datos)); % Velcidad donde se empiezan a procesar los datos

sg1=5; % Grado del polinomio del filtro aplicado a la velocidad

sg2=901; % Número de valores revisados en cada iteración para filtro de

53

velocidad

sg3=5; % Grado del polinomio del filtro aplicado al flujo de

combustible

sg4=1101; % Número de valores revisados en cada iteración para filtro de

flujo de combustible.

Encontrar inicio y fin de la prueba de consumo

En esta sección se usa un recorrido para encontrar el principio y el fin de la prueba de

consumo, usando las constantes ya creadas, y algunos parámetros (velocidades) de la función.

i=min;

while min==(1)

if datos(i,6)<vStart

i=i+1;

else

min=i+2500;

end

end

j=max;

while max==(length(datos))&&datos(j,6)<vEnd

j=j-1;

end

max=j-1;

Creación variables medidas

En esta sección se crean y filtran las señales que se van a procesar posteriormente.

% Tiempo

t=datos(min:max,1)-datos(min,1);

% Flujo

f=(datos(min:max,2));

% Consumo

c(1)=f(1)*0.001/3600;

for i=2:1:length(f)

c(i)=f(i)*0.001/3600+c(i-1);

end

% Velocidad

v=datos(min:max,6);

x=datos(min:max,8)-datos(min,8);

% Distancia

x(1)=v(1)*0.001/3600;

for i=2:1:length(v)

x(i)=v(i)*0.001/3600+x(i-1);

end

% Filtrar señales

vs=sgolayfilt(v,sg1,sg2);

fs=sgolayfilt(f,sg3,sg4);

Creación de matríz para resultados

En esta sección se crea la matriz de los resultados, y se llena con los valores.

matriz(:,1)=t;

matriz(:,2)=f;

54

matriz(:,3)=c;

matriz(:,4)=v;

matriz(:,5)=x;

matriz(:,6)=vs;

matriz(:,7)=fs;

matriz(1,8)=(x(length(x))/c(length(x)));

end

Published with MATLAB® R2013a Anexo 15. Código de la función consumoDatos.m

Algoritmo consumoGraficas.m

clc

clear all

close all

Constantes

vStart=62; % Vel de inicio prueba

vEnd=63; % Vel de final de prueba

n=10; % # de repeticiones

T=23; % Temperatura (°C)

Cargar datos

En esta sección se genera un matriz con todos los datos de las pruebas realizadas

dD1=consumoDatos(textread('Consumo1.lvm'),vStart,vEnd);

dD2=consumoDatos(textread('Consumo2.lvm'),vStart,vEnd);

dD3=consumoDatos(textread('Consumo3.lvm'),vStart,vEnd);

dD4=consumoDatos(textread('Consumo4.lvm'),vStart,vEnd);

dD5=consumoDatos(textread('Consumo5.lvm'),vStart,vEnd);

dD6=consumoDatos(textread('Consumo6.lvm'),vStart,vEnd);

dD7=consumoDatos(textread('Consumo7.lvm'),vStart,vEnd);

dD8=consumoDatos(textread('Consumo8.lvm'),vStart,vEnd);

dD9=consumoDatos(textread('Consumo9.lvm'),vStart,vEnd);

dD10=consumoDatos(textread('Consumo10.lvm'),vStart,vEnd);

Resultados

En esta sección, se organizan los resultados a partir de la matriz creada anteriormente

% Consumos (km/gal)

c=([dD1(1,8) dD2(1,8) dD3(1,8) dD4(1,8) dD5(1,8) dD6(1,8) dD7(1,8) dD8(1,8) dD9(1,8)

dD10(1,8)])*3.785;

% Consumo promedio (km/gal)

cAvg=((n)/(1/dD1(1,8)+1/dD2(1,8)+1/dD3(1,8)+1/dD4(1,8)+1/dD5(1,8)+1/dD6(1,8)+1/dD7(1,8)+

1/dD8(1,8)+1/dD9(1,8)+1/dD10(1,8)))*3.785

% +- 90% de confianza (km/gal)

c90=(0.031/(n)^0.5)*cAvg

% Rango de aceptabilidad (km/gal)

cRango=cAvg*0.085

% Desviación estandar

55

cDesvest=(std(c))

% Factor de corrección por temperatura

C1=1+0.0025*(15.6-T)

Gráficas

% Flujo

figure

subplot(2,2,1);

plot(dD1(:,1),dD1(:,2),dD2(:,1),dD2(:,2),dD3(:,1),dD3(:,2),dD4(:,1),dD4(:,2),dD5(:,1),dD

5(:,2),dD6(:,1),dD6(:,2),dD7(:,1),dD7(:,2),dD8(:,1),dD8(:,2),dD9(:,1),dD9(:,2),dD10(:,1)

,dD10(:,2))

legend('1','2','3','4','5','6','7','8','9','10')

xlabel('Tiempo (s)')

ylabel('Flujo (l/h)')

title('Flujo de combustible Vs tiempo')

grid on

% Consumo

subplot(2,2,2);

plot(dD1(:,1),dD1(:,3),dD2(:,1),dD2(:,3),dD3(:,1),dD3(:,3),dD4(:,1),dD4(:,3),dD5(:,1),dD

5(:,3),dD6(:,1),dD6(:,3),dD7(:,1),dD7(:,3),dD8(:,1),dD8(:,3),dD9(:,1),dD9(:,3),dD10(:,1)

,dD10(:,3))

legend('1','2','3','4','5','6','7','8','9','10')

xlabel('Tiempo (s)')

ylabel('Consumo (l)')

title('Consumo de combustible vs tiempo')

grid on

% Velocidad

subplot(2,2,3);

plot(dD1(:,1),dD1(:,4),dD2(:,1),dD2(:,4),dD3(:,1),dD3(:,4),dD4(:,1),dD4(:,4),dD5(:,1),dD

5(:,4),dD6(:,1),dD6(:,4),dD7(:,1),dD7(:,4),dD8(:,1),dD8(:,4),dD9(:,1),dD9(:,4),dD10(:,1)

,dD10(:,4))

legend('1','2','3','4','5','6','7','8','9','10')

xlabel('Tiempo (s)')

ylabel('Velocidad (km/h)')

ylim([60 70])

title('Velocidad vs tiempo')

grid on

% Distancia

subplot(2,2,4);

plot(dD1(:,1),dD1(:,5),dD2(:,1),dD2(:,5),dD3(:,1),dD3(:,5),dD4(:,1),dD4(:,5),dD5(:,1),dD

5(:,5),dD6(:,1),dD6(:,5),dD7(:,1),dD7(:,5),dD8(:,1),dD8(:,5),dD9(:,1),dD9(:,5),dD10(:,1)

,dD10(:,5))

legend('1','2','3','4','5','6','7','8','9','10')

xlabel('Tiempo (s)')

ylabel('Distancia (km)')

title('Distanci vs tiempo')

grid on

% velocidad filtrada

figure

subplot(2,2,1)

56

plot(dD1(:,1),dD1(:,6),dD2(:,1),dD2(:,6),dD3(:,1),dD3(:,6),dD4(:,1),dD4(:,6),dD5(:,1),dD

5(:,6),dD6(:,1),dD6(:,6),dD7(:,1),dD7(:,6),dD8(:,1),dD8(:,6),dD9(:,1),dD9(:,6),dD10(:,1)

,dD10(:,6))

legend('1','2','3','4','5','6','7','8','9','10')

xlabel('Tiempo (s)')

ylabel('Velocidad (km/h)')

ylim([60 70])

grid on

% Consumo filtrado

subplot(2,2,2)

plot(dD1(:,1),dD1(:,7),dD2(:,1),dD2(:,7),dD3(:,1),dD3(:,7),dD4(:,1),dD4(:,7),dD5(:,1),dD

5(:,7),dD6(:,1),dD6(:,7),dD7(:,1),dD7(:,7),dD8(:,1),dD8(:,7),dD9(:,1),dD9(:,7),dD10(:,1)

,dD10(:,7))

legend('1','2','3','4','5','6','7','8','9','10')

xlabel('Tiempo (s)')

ylabel('Consumo (l/h)')

grid on

% Consumo promedio

cProm=[c];

subplot(2,2,3)

bar(cProm)

xlabel('Prueba')

ylabel('Consumo (km/l)')

ylim([50 65])

title('Consumo promedio')

grid on

Published with MATLAB® R2013a Anexo 16. Código del programa consumoGraficas.m

Función decelDatos.m

function [ matriz,Cd,Fr ] = datosDecel(datos,vMax,vMin,delta,ro,m)

%UNTITLED3 Summary of this function goes here

Creación de variables y constantes

min=(1); % Creación variable mínimo

max=(length(datos)); % Creación variable máximo

sg1=5; % Grado del polinomio del filtro aplicado a la velocidad

sg2=1901; % Número de valores revisados en cada iteración para filtro de

velocidad

sg3=5; % Grado del polinomio del filtro aplicado a la aceleración

sg4=501; % Número de valores revisados en cada iteración para filtro de

aceleración

Encontrar inicio y fin de la prueba de aceleración

En esta sección se usa un recorrido para encontrar el principio y el fin de la prueba de

aceleración, usando las constantes ya creadas.

57

for i=1:1:length(datos)

if datos(i,6)>vMax

min=i;

end

end

i=min;

while max==(length(datos))

if datos(i,6)>vMin

i=i+1;

else

max=i;

end

end

Creación variables medidas

En esta sección se crean y filtran las señales que se van a procesar posteriormente.

% Tiempo

t=datos(min:max,1)-datos(min,1);

% Flujo

f=(datos(min:max,2))*500/100;

% Consumo

c(1)=f(1)*0.001/3600;

for i=2:1:length(f)

c(i)=f(i)*0.001/3600+c(i-1);

end

% Velocidad

v=datos(min:max,6);

x=datos(min:max,8)-datos(min,8);

% Distancia

x(1)=v(1)*0.001/3600;

for i=2:1:length(v)

x(i)=v(i)*0.001/3600+x(i-1);

end

% Filtrar señales

vs=sgolayfilt(v,sg1,sg2);

matriz(:,1)=t;

matriz(:,2)=f;

matriz(:,3)=c;

matriz(:,4)=v;

matriz(:,5)=x;

matriz(:,6)=vs;

matriz(1,7)=t(length(t));

% Aceleración -> A continuación se obtiene la aceleración a partir de la

% señal de velocidad obtenida experimentalmente.

dT=t(2);

acel=0;

for i=1:1:length(vs)-1

acel(i)=(((vs(i+1)-vs(i))/3.6)/dT);

end

acel(length(vs))=acel(length(vs)-1);

58

matriz(:,10)=sgolayfilt(acel,sg3,sg4);

% Solución de la ecuación en forma de matriz para obtener Fr, y Cd

for i=1:length(vs)

a(i,1)=-0.5*ro*(vs(i)/3.6)^2*(1.75*1.46*0.8);

b(i,1)=m*matriz(i,10);

end

a(:,2)=-m*9.81;

x=((a'*a)^-1)*(a'*b);

Cd=x(1);

Fr=x(2);

Tiempos parciales

Obtención de tiempos parciales, usados como indicadores.

for j=1:1:(vMax-vMin)/delta

for k=1:1:length(vs)

if matriz(k,6)>(vMax-(delta*(j)))

matriz(j,11)=matriz(k,1);

end

end

end

end

Published with MATLAB® R2013a Anexo 17. Código de la función decelDatos.m

Algoritmo decelGraficas.m

clc

clear all

close all

Constantes

m=1595; % Masa del vehículo de pruebas

vMax=66; % Velocidad máxima de prueba

vMin=49; % Velocidad mínima de prueba

n=10; % # de repeticiones

delta=1; % Delta en (km/h) para obtener tiempos parciales

ro=1.1092; % Densidad del aire en la pista (kg/m3)

HR=0.659; % Humedad relativa en la pista

pAtm=961; % Presión atmosférica

T=26.1; % Temperatura

P=0.1; % Probabilidad para intervalo de confianza

Cargar datos

En esta sección se genera un matriz con todos los datos de las pruebas realizadas

59

[dD1,Cd1,Fr1]=decelDatos(textread('Deceleracion1.lvm'),vMax,vMin,delta,ro,m);

[dD2,Cd2,Fr2]=decelDatos(textread('Deceleracion2.lvm'),vMax,vMin,delta,ro,m);

[dD3,Cd3,Fr3]=decelDatos(textread('Deceleracion3.lvm'),vMax,vMin,delta,ro,m);

[dD4,Cd4,Fr4]=decelDatos(textread('Deceleracion4.lvm'),vMax,vMin,delta,ro,m);

[dD5,Cd5,Fr5]=decelDatos(textread('Deceleracion5.lvm'),vMax,vMin,delta,ro,m);

[dD6,Cd6,Fr6]=decelDatos(textread('Deceleracion6.lvm'),vMax,vMin,delta,ro,m);

[dD7,Cd7,Fr7]=decelDatos(textread('Deceleracion7.lvm'),vMax,vMin,delta,ro,m);

[dD8,Cd8,Fr8]=decelDatos(textread('Deceleracion8.lvm'),vMax,vMin,delta,ro,m);

[dD9,Cd9,Fr9]=decelDatos(textread('Deceleracion9.lvm'),vMax,vMin,delta,ro,m);

[dD10,Cd10,Fr10]=decelDatos(textread('Deceleracion10.lvm'),vMax,vMin,delta,ro,m);

Resultados

En esta sección, se organizan los resultados a partir de la matriz creada anteriormente

% filas -> número de filas en la matriz de resultados finales

filas=(vMax-vMin)/delta+1;

filas2=(vMax-vMin)/delta;

% Datos -> Generación de matriz de resultados finales

ts(2:filas,1)=dD1(1:filas2,11);

ts(2:filas,2)=dD2(1:filas2,11);

ts(2:filas,3)=dD3(1:filas2,11);

ts(2:filas,4)=dD4(1:filas2,11);

ts(2:filas,5)=dD5(1:filas2,11);

ts(2:filas,6)=dD6(1:filas2,11);

ts(2:filas,7)=dD7(1:filas2,11);

ts(2:filas,8)=dD8(1:filas2,11);

ts(2:filas,9)=dD9(1:filas2,11);

ts(2:filas,10)=dD10(1:filas2,11);

% Intervalo de confianza

int=tinv((1-P/2),(n-1));

% Cargar los resultados finales de manera ordenada en al matriz.

for i=1:1:filas

% promedios

ts(i,11)=mean(ts(i,:));

%Velocidades

ts(i,12)=vMax-delta*(i-1);

% Desviación

ts(i,13)=std(ts(i,1:10));

% Intervalo de confianza

ts(i,15)=(ts(i,13)/(n)^0.5)*int;

end

% Cargar coeficientes de arrastre de fricción, y sus respectivas medias y

% desviaciones.

Cd=[Cd1,Cd2,Cd3,Cd4,Cd5,Cd6,Cd7,Cd8,Cd9,Cd10];

CdM=mean(Cd);

CdDesvest=std(Cd);

Fr=[Fr1,Fr2,Fr3,Fr4,Fr5,Fr6,Fr7,Fr8,Fr9,Fr10];

FrDesvest=std(Fr);

FrM=mean(Fr);

Resultados=[CdM,CdDesvest;FrM,FrDesvest]

60

t1=[dD1(1,7),dD2(1,7),dD3(1,7),dD4(1,7),dD5(1,7),dD6(1,7),dD7(1,7),dD8(1,7),dD9(1,7),dD1

0(1,7)];

t1(11)=mean(t1);

desvest=std(t1);

Gráficas

% Velocidad

subplot(2,2,1);

plot(dD1(:,1),dD1(:,4),dD2(:,1),dD2(:,4),dD3(:,1),dD3(:,4),dD4(:,1),dD4(:,4),dD5(:,1),dD

5(:,4),dD6(:,1),dD6(:,4),dD7(:,1),dD7(:,4),dD8(:,1),dD8(:,4),dD9(:,1),dD9(:,4),dD10(:,1)

,dD10(:,4))

legend('1','2','3','4','5','6','7','8','9','10')

legend('Velocidad')

xlabel('Tiempo (s)')

ylabel('Velocidad (km/h)')

grid on

% Distancia

subplot(2,2,2);

plot(dD1(:,1),dD1(:,5),dD2(:,1),dD2(:,5),dD3(:,1),dD3(:,5),dD4(:,1),dD4(:,5),dD5(:,1),dD

5(:,5),dD6(:,1),dD6(:,5),dD7(:,1),dD7(:,5),dD8(:,1),dD8(:,5),dD9(:,1),dD9(:,5),dD10(:,1)

,dD10(:,5))

legend('1','2','3','4','5','6','7','8','9','10')

legend('Distancia')

xlabel('Tiempo (s)')

ylabel('Distancia (km)')

grid on

% velocidad filtrada

subplot(2,2,3)

plot(dD1(:,1),dD1(:,6),dD2(:,1),dD2(:,6),dD3(:,1),dD3(:,6),dD4(:,1),dD4(:,6),dD5(:,1),dD

5(:,6),dD6(:,1),dD6(:,6),dD7(:,1),dD7(:,6),dD8(:,1),dD8(:,6),dD9(:,1),dD9(:,6),dD10(:,1)

,dD10(:,6))

legend('1','2','3','4','5','6','7','8','9','10')

xlabel('Tiempo (s)')

ylabel('Velocidad (km/h)')

grid on

% Aceleración

subplot(2,2,4)

plot(dD1(:,1),dD1(:,10),dD2(:,1),dD2(:,10),dD3(:,1),dD3(:,10),dD4(:,1),dD4(:,10),dD5(:,1

),dD5(:,10),dD6(:,1),dD6(:,10),dD7(:,1),dD7(:,10),dD8(:,1),dD8(:,10),dD9(:,1),dD9(:,10),

dD10(:,1),dD10(:,10))

legend('1','2','3','4','5','6','7','8','9','10')

xlabel('Tiempo (s)')

ylabel('Aceleración (m/s^2)')

ylim([-1 1])

grid on

Gráficas para informe intermedio

figure

subplot(2,2,1);

plot(dD1(:,1),dD1(:,6),dD2(:,1),dD2(:,6),dD3(:,1),dD3(:,6),dD4(:,1),dD4(:,6),dD5(:,1),dD

5(:,6),dD6(:,1),dD6(:,6),dD7(:,1),dD7(:,6),dD8(:,1),dD8(:,6),dD9(:,1),dD9(:,6),dD10(:,1)

61

,dD10(:,6))

legend('1','2','3','4','5','6','7','8','9','10')

xlabel('Tiempo (s)')

ylabel('Velocidad (km/h)')

title('Velocidad vs tiempo')

grid on

subplot(2,2,2);

plot(dD1(:,1),dD1(:,5),dD2(:,1),dD2(:,5),dD3(:,1),dD3(:,5),dD4(:,1),dD4(:,5),dD5(:,1),dD

5(:,5),dD6(:,1),dD6(:,5),dD7(:,1),dD7(:,5),dD8(:,1),dD8(:,5),dD9(:,1),dD9(:,5),dD10(:,1)

,dD10(:,5))

legend('1','2','3','4','5','6','7','8','9','10')

xlabel('Tiempo (s)')

ylabel('Distancia (km)')

title('Distancia vs tiempo')

grid on

ylim([0 0.6])

subplot(2,2,3)

bar(t1)

xlabel('Prueba')

ylabel('Tiempo (s)')

ylim([14 32])

grid on

title('Tiempo 80-20 km/h')

subplot(2,2,4);

plot(ts(:,11),ts(:,12),'.-')

legend('Promedio')

xlabel('Tiempo (s)')

ylabel('Velocidad (km/h)')

title('Velocidad vs tiempo')

grid on

Published with MATLAB® R2013a Anexo 18. Código del programa decelGraficas.m