Efecto de la cantidad de carga en el consumo de combustible en camiones (2012)
La tesis aborda el estudio del consumo o rendimiento de combustible en vehículos tipo camión operando en régimen de flujo libre, que es el que se encuentra típicamente en las carreteras en ambiente rural. Sobre este tema se han hecho estudios en diferentes Lugares del mundo con los que se han obtenido modelos para predecir del consumo de combustible bajo ciertas condiciones de operación considerando principalmente aspectos relativos a la geometría de la carretera, pavimento, tráfico, y el mismo tipo de vehículo. Cuando se considera un proyecto de carretera, en el análisis de los costos en el ciclo de vida tienen una importancia significativa los costos de operación vehicular, siendo el consumo de combustible el mayor componente dentro de estos, que es influenciado por diferentes aspectos como ya se mencionó. La velocidad del vehículo y la pendiente de la carretera son elementos que afectan el consumo de combustible para cualquier vehículo, y son fundamentales para determinar su costo de operación; estos dos componentes están vinculados entre sí, y a su vez con la cantidad de carga, especialmente para los camiones, que les limita la velocidad para ciertas pendientes por la exigencia de potencia que se genera. Esto es de especial atención en carreteras con pendientes longitudinales medias y altas ya que provocan aumento en el consumo de combustible. La ausencia de información de consumo de combustible y la inexistencia de vehículos prototipo representativos con información real de este consumo para varios países, incluido Colombia, y que los estudios hasta ahora realizados en otras partes del mundo, según lo consultado, presentan algunos vacíos, se considera válida la realización de esta investigación que se orienta a identificar principalmente el efecto de la cantidad de carga, en general del peso total del vehículo, en el consumo de combustible para camión circulando en régimen de flujo libre. El desarrollo de la investigación contempla estudio de bibliografía relacionada con el tema, realización de pruebas que permitan identificar el efecto del peso total del vehículo en el consumo de combustible haciendo uso de la técnica del diseño de experimentos con aplicación de diseños factoriales, y finalmente encontrar modelos para estimar el consumo de combustible de camiones en varias condiciones de uso y proponer factores de ajuste a modelo prexistente de amplio uso internacional en la evaluación de proyectos viales. Los principales hallazgos, que son aporte importante al conocimiento, permiten concluir que para el consumo de combustible: son el peso del vehículo y la pendiente de la carretera factores con mayor influencia en comparación con la velocidad que es el factor tradicional considerado; que no son adecuadas pendientes mayores al 5% para corredores de transporte de carga; y que el modelo existente de amplio uso internacional lo sobrevalora de manera importante. Se desarrollan modelos de consumo de combustible para dos tipos de camión siendo uno de ellos de amplio uso a nivel internacional y sobre el que no existe evidencia de investigaciones como lo realizada./Abstract. This thesis is about the consumption or fuel performance in trucks that operate in free flow speed scheme which is usual on rural roads. There have been numerous studies around the world about this subject in which different models have been proposed under conditions such as road geometry and surface, traffic conditions and type of vehicle. The cost analysis needs to be performed when road projects are considered; being the vehicle operating costs a key component of this analysis. The fuel consumption plays a major role in these costs and it is influenced by different aspects such as road geometry, surface, speed, slope, etc. Vehicle speed and road slope are elements which affect any vehicle's fuel consumption and are important to determine their performance costs. These two components (speed and slope) are intrinsically joined with the load quantity. All the factors together, will limit truck's speed and performance in a high slope due to the generated power that it is required. A great deal of attention is needed to mid/high longitudinal slopes as they generate higher fuel consumption. Due to the lack of information about fuel consumption in some countries, including Colombia, and the non-existent vehicle prototypes to retrieve real data from fuel consumption, it is vital to initiate this investigation with the purpose of identifying the effect of load quantity, vehicle's weight, slope, and speed in fuel consumption. The development of this investigation contains a literature review and real tests that allow us to identify the effect of the vehicle´s total weight in fuel consumption using factorial design of experiments. Also, models to predict/estimate truck's fuel consumption in different conditions were developed for two types of trucks; one of them is widely used at an international level but there isn´t evidence of research on it. Finally, there were proposed factors of adjustment to an international existing model, widely used, in the evaluation of road projects. The main findings of this research are of great value to the state of art in the vehicle´s fuel consumption area and allow us to conclude that the vehicle's weight and the road’s slope are the factors with major influence in the consumption instead of vehicle speed, which is the commonly used factor. It was also found that road´s slopes greater than 5% are not recommended for trucks routes, and that the international model widely used to predict fuel consumption overestimates this consumption considerably.