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miércoles, 22 de marzo de 2017

BMW i3 - Un día con un carro eléctrico en Bogotá - Parte 2


Para finalizar la prueba nos dirigíamos a tomar unas fotos cuando una reinterpretación moderna del diluvio aconteció en la ciudad, afortunadamente no duró 40 días sino 40 minutos, los cuales fueron suficientes para postergar la sesión fotográfica y para que mi acompañante preguntara sobre la capacidad del eléctrico Alemán para circular por alguno de los hidrocorredores viales que se forman en Bogotá cada vez que llueve por más de una hora, -¿En el futuro la Avenida Séptima se sigue inundando?-, preguntó mientras yo salía del modo ECO PRO+ para encender de nuevo el climatizador.


No respondí en ese momento, pero recordé uno de los videos sobre el desarrollo del i3 el cual me asombró de sobremanera, tanto el i3 como el i8 fueron sometidos a múltiples pruebas para evaluar su capacidad de evitar filtraciones de agua hacia sus baterías al pasar por un nivel considerable de agua a diferentes velocidades; si alguna vez tuvo dudas sobre la capacidad de este BMW para sortear cantidades considerables de agua, la siguiente secuencia de imágenes de seguro las disipará, por cierto el video lo pueden ver acá:

Tal vez hayan visto que los fabricantes con frecuencia replican partes de circuitos o autódromos famosos alrededor del mundo para evaluar sus vehículos, acá pareciera que hicieron lo mismo, pero en cambio de emular el karussell del Nürburgring, seguramente se inspiraron en la avenida Boyacá durante un día lluvioso.
Y en Alemania no se olvidaron de la carrera Séptima...

¿EfficientDynamics o The Ultimate Driving Machine? ¿Por qué no ambas?
Desarrollar un vehículo como el i3 cuyo concepto es tan diferente al resto de la gama es un reto significativo para los equipos de diseño e ingeniería de una empresa automotriz, aun viniendo de BMW que acumula ya un siglo de experiencia, la Bayerische Motoren Werke lleva años posicionando sus vehículos en el segmento premium del mercado con un marcado énfasis en la deportividad y el placer de conducción, esto no es solo un trabajo de mercadeo, en realidad hay soluciones técnicas empleadas por la marca que respaldan dicha afirmación: la tracción trasera, los motores de seis cilindros en línea ubicados en posición central casi frontal, las suspensiones de tarado duro, las direcciones con poca desmultiplicación que transmiten una gran retroalimentación, etc.


A pesar de ser un carro eléctrico el BMW i3 mantiene cierta semblanza con sus hermanos propulsados por motores de combustión, una de las similitudes más evidente es la tracción trasera, aparte de la herencia el tener "todo atrás" obedece a un aspecto meramente práctico, pues como no es necesaria una caja de cambios sino una sencilla caja de reducción sería un despropósito tener el motor adelante con su respectivo eje cardán para transmitir el movimiento hasta atrás, eso y que recuerden: el piso está lleno de baterías.


Tan rápido como un Jetta GLI, tan silencioso como un Bentley, tan bueno frenando como un Golf GTI.
Este carro es perfecto para la ciudad, su radio de giro permite estacionarse fácilmente o hacer giros de 180º en lugares donde la mayoría de carros necesitan dos intentos, aparte es silencioso, consume menos en los trancones y en el momento en que necesitamos cambiarnos de carril o adelantar a otro carro la aceleración es instantánea, presione el acelerador y pareciera que el i3 se "teletransporta" unos metros adelante sin apenas esfuerzo, este empuje es más intenso a bajas velocidades pero de seguro será notorio en casi cualquier rango de velocidad, por cierto la máxima del i3 está limitada electrónicamente a 150 km/h.

Curva de potencia y torque del motor eléctrico del BMW i3: Noten como el motor entrega todo el torque desde 0 rpms, de ahí su respuesta inmediata.
El motor del i3 produce 170 HP y 250 Nm de torque, estas cifras podrían no lucir tan impresionantes en el papel pero no se engañen, en el mundo real este carro es bastante rápido, según BMW el i3 con batería de 60 amperios acelera de 0-100 km/h en 7,2 segundos, pero como es bien sabido los Alemanes son un poco "modestos" cuando proporcionan estas cifras, en el mundo real el i3 fue cronometrado de 0-96 km/h en 6,5 segundos [1], suficiente como para ir nariz con nariz con un Volkswagen Jetta GLI MK6 [2]; 15,3 segundos después de haber arrancado el BMW habrá terminado el cuarto de milla en total silencio, de hecho bajo ciertas circunstancias el i3 es más silencioso que un Bentley Bentayga, por ejemplo acelerando a fondo, dentro del i3 se sentirán 67 dB mientras que en el Bentley la intensidad de sonido será de 75 dB [3][4].


Debido a que el i3 usa frenada regenerativa, no necesita usar los frenos de disco tradicionales sino cuando requerimos una desaceleración muy fuerte, por ejemplo durante una frenada de emergencia, el i3 usa discos de freno de 280 mm en las cuatro ruedas, no parecen muy grandes y no lo son, pero con doble sistema de frenado la capacidad de desaceleración del i3 es muy buena, de hecho durante una serie de pruebas en condiciones controladas (Car and Driver 2014), requirió 49,7 metros para detenerse completamente desde una velocidad de 112 km/h, exactamente la misma distancia que requirió un Volkswagen Golf GTI en la misma prueba [5].


Y todo eso con unas llantas muy particulares.
Otra de las curiosidades del i3 son sus delgadas llantas, voy a detenerme un poco en ellas porque en este BMW juegan un papel muy importante para reducir el consumo, las peculiares llantas son unas Bridgestone ECOPIA EP500 en medida 155/70 R19 adelante y 175/60 R19 atrás, ¡eso quiere decir que las llantas delanteras tienen apenas 155 mm de ancho!, para que se hagan una idea, la llanta trasera de una Yamaha R1 tiene 190 mm de ancho; y no es que en la planta de Leipzig al momento de ensamblar el i3, algún operario haya puesto cuatro llantas de repuesto por equivocación, que sean así obedece a una sencilla razón: eficiencia.


El desarrollo de estas llantas se hizo en conjunto entre BMW y Bridgestone exclusivamente para el i3, la mayoría de elementos de la suspensión y la dirección se diseñaron con base a las dimensiones de la llanta, que estas sean tan angostas influye en la aerodinámica del vehículo pues reduce el coeficiente de arrastre y el área frontal del vehículo, por consiguiente se requiere menos energía para vencer la resistencia del aire; también reduce la probabilidad de aquaplaning, esa situación que se puede presentar al circular sobre una vía húmeda en la que el labrado no puede evacuar suficiente agua y se queda una capa de agua entre las llantas y la superficie de la vía lo que puede resultar en una pérdida de control del vehículo.

Pero tal vez la principal razón viene dada por la deformación y la fricción interna de las llantas, resulta que una parte significativa de la temperatura de las llantas viene dada por la fricción de esta contra la superficie de la vía, pero otra parte está dada por las deformaciones que la llanta sufre cuando pasa por el suelo (donde se aplana un poco), las llantas de mayor diámetro reducen esta deformación y por tanto conservan menor la energía que de otra forma se desperdiciaría en fricción (Bridgestone 2014) [6].


Explicación técnica - Área de contacto de la llanta
La huella es la parte de la llanta que se encuentra en contacto con el suelo, el área total y su forma depende de múltiples factores como el peso que soporta la llanta, la proporción ancho/diámetro, la presión de inflado, la velocidad del vehículo, etc. Si tomamos como ejemplo dos vehículos idénticos y solo variamos el tipo de llanta por una más ancha no necesariamente vamos a tener una mayor área de contacto, aunque la forma de la huella sí va a cambiar, pues se va a hacer más ancha pero más corta. [7]

Como dato curioso las llantas del i3 son fabricadas exclusivamente por Bridgestone para el i3, no las va a encontrar en Alkosto o en Virtual Llantas, y teniendo en cuenta que les he explicado su importancia en la eficiencia del i3 ni se le vaya a ocurrir cambiarlas por unas "más anchitas".

SEGURIDAD

Descifrando la fibra de carbono y su importancia en el peso y la seguridad.
Es habitual que durante mis pruebas haga hincapié en la seguridad, quienes están familiarizados con este blog lo habrán notado, por consiguiente también habrán advertido mi insistencia en la importancia que tienen los aceros avanzados de alta y ultra alta resistencia para la seguridad de los vehículos modernos, pues gracias al uso de distintos tipos de aceros se logra una carrocería rígida en la zona destinada para los ocupantes y unas zonas de deformación programada que absorben la energía y reducen las desaceleraciones que se producen durante un accidente en el frontal y la parte posterior del vehículo, sin embargo el BMW i3 no tiene aceros en su carrocería, por el contrario una combinación de aluminio y polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) forman la estructura; para hacer más disímil la forma en que el i3 se comporta durante un accidente no olviden que el motor está atrás y todo el piso del habitáculo está formado por una gran batería.


En la vía cualquier vehículo puede sufrir un accidente, en el caso del i3 siendo un carro que aparentemente está hecho de "plástico", no es de extrañar que alguien pueda tener dudas sobre su desempeño en caso de un choque, ciertamente algunos de los paneles de la carrocería de este BMW están fabricado con polímeros termoplásticos, pero su estructura de aluminio y polímero reforzado con fibra de carbono es extremadamente resistente, similar a la de un Fórmula 1.

Estructura en aleación de aluminio, la cual hace parte del monocasco en el BMW i3, sobre esta van ancladas las secciones fabricadas en fibra de carbono, véalo como un híbrido entre un  monocasco y un chasis tradicional de largueros y travesaños como el de algunas camionetas y SUV.
El principal "truco" para entender la seguridad del i3 es la fibra de carbono, este es un material extremadamente resiliente, es decir que puede absorber grandes cantidades de energía cuando se deforma elásticamente y luego liberar esa energía cuando ya no está sometida al esfuerzo, también es un material con una excelente resistencia en relación con su peso (Specific strength), de ahí que el peso de este carro sea tan bajo: 1270 kg (Km77.com 2014), es decir 125 kg menos que un Mini Cooper Clubman. [8][9]

Acá podrán pensar, ¿bueno y entonces por qué todos los carros no están fabricados en fibra de carbono?, primero que todo es un material costoso, requiere procesos complejos para su producción y hablando de las propiedades mecánicas no soporta todo tipo de esfuerzos igual de bien, por ejemplo es un material que funciona mucho mejor a tensión que a compresión, por lo que para soportar ciertos esfuerzos se requiere diseños complejos de piezas o refuerzos con otros materiales.

Piezas recién ensambladas de la carrocería del i3, los robots de la planta de producción de BMW en Leipzig se encargan de la mayor parte del proceso de fabricación.
Resultados del BMW i3 en las pruebas de choque.
Siendo un carro en muchos aspectos tan diferente a otros en la vía ¿cómo se comportó durante las pruebas de choque?, ¡excelente!, en las exigentes pruebas de choque del Insurance Institute for Highway Safety (IIHS), el BMW i3 obtuvo las calificaciones más altas [10]:
  • Prueba de choque frontal con traslapo pequeño del 25% (Small overlap crash test): Good.
  • Prueba de choque frontal con traslapo moderado del 40% (Moderate overlap crash test): Good.
  • Prueba de choque lateral: Good.
  • Prueba de resistencia de techo (Roof strength): Good.
  • Prueba de apoyacabezas y asientos: Accpetable.
Resultados del BMW i3 en las pruebas de choque independientes del IIHS.
Small overlap crash test del IIHS: Posiblemente la prueba de choque frontal más exigente del mundo, se trata de una prueba independiente (no es obligatoria para la homologación o el certificado de conformidad), en esta prueba el vehículo choca contra una barrera indeformable con solo el 25% de su área frontal, así que toda la energía del impacto es absorbida por la cuarta parte de la estructura. Aquí el i3 obtuvo la calificación más alta y la cabina de pasajeros soportó bastante bien los esfuerzos sin presentar deformaciones evidentes.

El BMW i3 después de la exigente prueba "small overlap crash test". Fuente: IIHS - Recuperado de: http://www.iihs.org/frontend/iihs/ratings/images/api-rating-image.ashx?id=4166&width=800
Prueba de choque lateral: El BMW i3 obtuvo la calificación más alta en la prueba de choque lateral del IIHS, aquí se simula a una camioneta de 1500 kg que choca por el costado al vehículo objeto de ensayo a una velocidad de 50 km/h. En esta prueba la rigidez de la carrocería y su capacidad de absorción de energía son claves, así como los airbags laterales y de cortina. [11]

El BMW i3 después de la prueba de choque lateral del IIHS. Fuente: IIHS - Recuperado de: http://www.iihs.org/frontend/iihs/ratings/images/api-rating-image.ashx?id=4232&width=800
SEGURIDAD ACTIVA.
En cuanto a seguridad activa el BMW i3 tiene el equipamiento que requiere un vehículo moderno para reducir las probabilidades que se produzca un accidente, aquí encontramos:
  • Frenos ABS: Es un sistema que evita que las llantas se bloqueen durante una frenada fuerte o cuando las condiciones de adherencia son bajas, permite que podamos tener control de la dirección durante una frenada de emergencia.
  • Control Electrónico de Tracción (ASR): Es un sistema diseñado para prevenir la pérdida de adherencia de las ruedas y que éstas patinen cuando el conductor se excede en la aceleración del vehículo. 
  • Control Electrónico de Estabilidad o Control Dinámico de Estabilidad (DSC): Fácilmente el sistema más importante de todos los que existen hoy en día de seguridad activa, evita que un carro pierda el control al hacer una maniobra de cambio de carril, esquivar algo, entrar rápido a una curva, etc.
  • Asistente de Arranque en Pendientes (HSA): Este sistema mantiene frenado el vehículo mientras arrancamos en una subida fuerte para que no se ruede en vehículos mecánicos y automáticos.
Aquí les dejo un video-animación que realicé para explicar qué es y cómo funciona el Control Electrónico de Estabilidad, tal vez el elemento de seguridad activa más importante:


SEGURIDAD PASIVA
El BMW i3 cuenta de serie con los siguientes elementos de seguridad pasiva:
  • Doble airbag frontal (conductor y pasajero).
  • Airbags laterales delanteros: Se despliegan desde las sillas delanteras y reducen significativamente las lesiones de tórax y abdomen en caso de choque lateral.
  • Airbags de cortina: Se despliegan desde el techo del vehículo y durante choques laterales protegen la cabeza y el cuello de los ocupantes que van junto a las ventanas en los puestos delanteros y traseros.
  • Cinturones de seguridad delanteros con pre tensionador y limitador de carga: En caso de accidente este sistema hace que el cinturón de seguridad se retraiga lo que nos acerca al asiento (es diferente al sistema que tensa el cinturón en desaceleraciones fuertes), sin embargo posee un sistema que "suelta" el cinturón de seguridad levemente cuando se alcanza cierta fuerza para la probabilidad de lesión.
  • Sistema ISOFIX-LATCH para sillas de niños: Disponibles en los dos puestos que dan hacia las ventanas del asiento trasero, facilita la instalación de las sillas de niños a la vez que mejora su efectividad.
Aquí les dejo un video-animación 3d que hice para explicar la importancia de los airbags laterales y de cortina:


Mantenimiento... o la falta de.
Piense en un carro que no tenga que llevarlo al taller cada 5000 km a cambio de aceite, al que cada 20.000 km no deba cambiarle pastillas de frenos, imagine olvidarse de las bujías, bobinas, embragues o convertidores de par y la cantidad de elementos mecánicos sujetos a desgaste que tiene un vehículo moderno, suena a algo del futuro, bueno el i3 es el carro del futuro; el motor tiene un par de piezas móviles, no hay correas, cadenas, cambios de aceite, filtros etc. 


De hecho aparte de las llantas y las pastillas de frenos no requiere de mayor mantenimiento, piense que los carros del futuro se parecerán en eso a los celulares, durante una tiempo prolongado no requerirán casi mantenimiento y cuando cumplan su vida útil serán reemplazados y reciclados, ¿obsolescencia programada?, no, a la larga es lo mismo que hoy en día, solo que sin mantenimientos, fallas prematuras y piezas de desgaste.

Conclusión.
El i3 es diferente a cualquier otro carro que haya probado antes, he de aceptar que hace un par de años hubiera visto con otros ojos un carro eléctrico, hoy en día estoy seguro que la conducción autónoma y la electrificación de los carros va a ser algo que ocupará las vías de todo el mundo en muy poco tiempo, los carros requerirán menos mantenimiento, serán más limpios, seguros e inclusive rápidos, sí, inclusive para quienes se preocupan por la aceleración de los carros venideros no hay de qué, el futuro luce prometedor, y si va a ser así por mí que venga ya.

Como un pequeño bonus algunas fotos del interior y el doble baúl...

Doble portaequipajes
El portaequipajes trasero tiene 260 litros de capacidad.
Imágenes del interior.







LISTA DE REFERENCIAS.

[1] CAR AND DRIVER (2014) 2014 BMW i3 vs. 2014 Mercedes-Benz B-class Electric Drive - Comparison Tests Page 4. Recuperado de: http://www.caranddriver.com/comparisons/2014-bmw-i3-vs-2014-mercedes-benz-b-class-electric-drive-final-scoring-performance-data-and-complete-specs-page-4

[2] CAR AND DRIVER (2013), 2013 Volkswagen Jetta Hybrid vs. Jetta GLI vs. Jetta TDI vs. Jetta 2.5 - Comparison Tests. Recuperado de: http://www.caranddriver.com/comparisons/final-scoring-performance-data-and-complete-specs-page-6

[3] CAR AND DRIVER (2014) 2014 BMW i3 vs. 2014 Mercedes-Benz B-class Electric Drive - Comparison Tests Page 4. Recuperado de: http://www.caranddriver.com/comparisons/2014-bmw-i3-vs-2014-mercedes-benz-b-class-electric-drive-final-scoring-performance-data-and-complete-specs-page-4

[4] CAR AND DRIVER (2017) 2017 Bentley Bentayga vs. 2016 Land Rover Range Rover SVAutobiography - Comparison Tests Page 4. Recuperado de: http://www.caranddriver.com/comparisons/2017-bentley-bentayga-vs-2016-land-rover-range-rover-svautobiography-comparison-test-final-scoring-performance-data-and-complete-specs-page-4

[5] CAR AND DRIVER (2014) 2015 Subaru WRX vs. 2015 Volkswagen GTI - Comparison Tests Page 4. Recuperado de: http://www.caranddriver.com/comparisons/2015-subaru-wrx-vs-2015-volkswagen-gti-final-scoring-performance-data-and-complete-specs-page-4

[6] Bridgestone (2014) Bridgestone’s “ologic technology” hits the road. Recuperado de: http://www.bridgestone.eu/corporate/press-releases/2014/01/bridgestones-ologic-technology-hits-the-road/

[7] TIRE RACK - TIRE TECH - Contact Patch. Recuperado de: https://www.tirerack.com/tires/tiretech/techpage.jsp?techid=10&

[7] The Engineering ToolBox. Typical properties of engineering materials like steel, plastics, ceramics and composites. Recuperado de: http://www.engineeringtoolbox.com/engineering-materials-properties-d_1225.html

[8] Km77.com (2014) BMW i3 - Ficha técnica. Recuperado de http://www.km77.com/precios/bmw/i3/2014/i3

[9] Km77.com (2014) MINI Cooper Clubman Aut. 6 vel. - Ficha técnica. Recuperado de: http://www.km77.com/precios/mini/mini-clubman/2015/cooper-clubman-aut

[10] IIHS. (2017) Ratings - 2017 BMW i3. Recuperado de: http://www.iihs.org/iihs/ratings/vehicle/v/bmw/i3-4-door-wagon

[11] IIHS. About our tests - Side crash test. Recuperado de: http://www.iihs.org/iihs/ratings/ratings-info/side-test

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