FISICA, MOTORE, STILE DI GUIDA: 5 regole d'oro per guidare bene, consumando meno

Sono sempre stato un grande sostenitore dell'importanza del divertirsi alla guida. Avere un'auto bella da guidare, sia telaisticamente che dal punto di vista motoristico, può davvero, per chi apprezza, migliorare la qualità della vita. 

Se però anche tu usi l'auto spesso macinando chilometri e chilometri, sicuramente ti sarai posto il problema di ridurre i consumi. In larga misura i consumi dipendono dalle caratteristiche dell'auto (cilindrata, potenza, "età del motore", massa, aerodinamica dell'auto ecc..), ma un grosso impatto lo ha anche il modo in cui si guida.

In questo articolo vedremo 5 regole d'oro per guidare bene, consumando meno.

Per parlare di consumi però, credo sia il caso di richiamare un concetto fisico basilare quanto fondamentale: il concetto di energia.

In un'auto (che sia termica, elettrica o ibrida) avviene una conversione di energia. L'energia conservata in forma chimica nel carburante (o nelle batterie) viene trasformata in energia cinetica (dal greco kinētikós: ‘attinente al movimento’) permettendo al veicolo, appunto, di muoversi. L'energia impiegata in uno spostamento dell'auto può essere espressa come:

Energia = Forza x Spostamento

A questo concetto sarà necessario aggiungere l'altrettanto basilare e fondamentale concetto espresso dal Secondo Principio della Dinamica:

Forza = Massa x Accelerazione

Bello questo tuffo ai tempi della scuola vero?

Volendo fare un passo avanti rispetto a Newton, la forza necessaria per spostare l'auto può essere espressa come:

Forza = (Massa x Accelerazione) + Resistenza al rotolamento  + Resistenza aerodinamica

Questi due concetti fondamentali ci mettono davanti, nero su bianco, ad alcune cose che sarebbe meglio tenere sempre a mente.

1. Il carburante (o l'energia in generale) che consumiamo è ovviamente proporzionale alla distanza percorsa.
   
2. La forza necessaria a muovere l'auto (e di conseguenza i consumi) è proporzionale (tra le altre cose) alla massa, ma l'impatto della massa del veicolo sui consumi è a sua volta proporzionale all'accelerazione che richiediamo tramite il pedale dell'acceleratore. Un primo punto dove il nostro piede può fare la differenza.
   
3. I consumi sono influenzati dagli pneumatici e dalle forme dell'auto (o dalle alterazioni di queste ultime).

Assodati questi primi concetti basilari, abbiamo ciò che ci serve per iniziare a dare un'occhiata alle nostre regole:

Regola 1:

Tieni lo sguardo alto! Anticipa il traffico!

Se i consumi, come abbiamo detto, dipendono in buona parte dalle accelerazioni che chiediamo all'auto, la prima regola d'oro per ridurli sarà di ridurre le accelerazioni tenendo la velocità il più costante possibile.

Questo chiaramente significa non fare scatti inutili (ad esempio alle ripartenze da semaforo o alle immissioni), ma accelerare gradualmente fino a raggiungere la velocità che vogliamo. 

 

Per motivazioni differenti, però, il principio di ridurre le accelerazioni il più possibile è valido anche in frenata. Su un'auto convenzionale, infatti, ogni volta che azioniamo i freni, andiamo a dissipare l'energia cinetica dell'auto trasformandola in calore. Nelle auto ibride o elettriche, sebbene sia possibile sfruttare gli stessi motori elettrici come freno rigenerando energia, la coppia frenante rigenerativa è comunque limitata e se si chiede di più andranno comunque azionati i freni.

Tornando ai motori convenzionali, inoltre, è utile tenere a mente che, nel momento in cui si molla completamente il gas, mantenendo la marcia inserita, il motore entra generalmente in modalità di cut-off. (Ovvero l'iniezione di carburante viene interrotta e il motore viene trascinato dall'inerzia dell'auto stessa, creando l'effetto di freno motore) Chiaramente, non essendo iniettato carburante, i consumi in questa fase si riducono a zero.

 

La morale, in ogni caso, è che anche in frenata (se si vuole ridurre i consumi) è sempre meglio, a prescindere dal tipo di motorizzazione e di auto, rallentare gradualmente evitando le inchiodate. 

Chiaramente, se vediamo un ostacolo all'ultimo, non ci resta da fare altro che inchiodare...  un ottimo motivo per rimanere concentrati alla guida, tenendo lo sguardo alto e cercando di anticipare in modo pro-attivo ciò che accade intorno a noi. (cosa che ovviamente non fa bene solo ai consumi, ma anche alla nostra sicurezza su strada 😜 )

 

Regola 2:

Non andare inutilmente veloce!

Spingere un po' l'auto ogni tanto è divertente, ma aumenta inevitabilmente i consumi. Se scegli di concentrarti sul ridurli, quindi, dovrai tenere in considerazione l'idea di ridurre la velocità.

Sia la resistenza aerodinamica (come abbiamo già visto in altri articoli dedicati all'argomento), sia la resistenza al rotolamento data dagli pneumatici aumentano proporzionalmente al quadrato della velocità. Cosa significa?

 

Per farsi un'idea, non c'è niente di più utile di un piccolo esempio pratico.

 

Immaginiamo di avere un'auto a benzina e volerci spostare da Torino a Milano prendendo l'autostrada. 

Limitando l'analisi al tratto autostradale, parliamo di circa 130 km da percorrere a 130 km/h, quindi in sostanza un'ora di autostrada. 

 

Focalizzandoci sui consumi, una volta raggiunta la velocità di crociera (quindi accelerazione = 0) , tutta l'energia che andremo a richiedere al motore servirà a sconfiggere la resistenza all'avanzamento data da aerodinamica e pneumatici. 

Un consumo realistico per un benzina in autostrada è 14 km/l con un costo medio del carburante di 1.40 €/l. Di solo carburante quindi, andremo a spendere circa 13€.

Supponiamo ora di avere fretta e di scegliere, in barba a Tutor e Autovelox, di farci l'autostrada a 150 km/h. 

Risparmieremo così 8 minuti di autostrada, ma quanto andremo a consumare di più? 

 

Abbiamo detto che la resistenza all'avanzamento (e quindi i consumi) crescono in modo quadratico con la velocità. A un aumento di velocità del 15% (da 130 a 150), perciò, corrisponderà un aumento di resistenza all'avanzamento di circa il 33%. In totale, quindi, in carburante, andremo a spendere 17.30 € invece di 13. 

In sostanza abbiamo pagato 4.30€ per risparmiare 8 minuti...  più di 50 cent al minuto.

Senza contare eventuali multe per eccesso di velocità e assumendo che l'efficienza del motore sia sempre la stessa. (cosa non vera, ma lo vedremo più avanti)

 

Ne sarà valsa la pena? Immagino dipenda...

Se hai in macchina qualcuno che sta per partorire probabilmente si. 😅

Regola 3

Controlla le pressioni!

Probabilmente l'avrai già sentito altre volte, prima di affrontare un viaggio è buona norma far controllare le pressioni delle gomme. 

 

 

L'energia dissipata con il rotolamento degli pneumatici, infatti, è dovuta alla deformazione della carcassa e del battistrada al contatto con l'asfalto. Minore è la pressione, maggiore è la deformazione dello pneumatico e la sua resistenza al rotolamento. Più resistenza al rotolamento significa maggiori consumi.

Regola 4:

Finestrini o aria condizionata? 

In estate, tendenzialmente, i consumi aumentano. L'aria condizionata richiede energia al motore per essere tenuta in funzione, mentre tenere aperto il finestrino aumenta la resistenza aerodinamica. Quest'ultima però abbiamo detto che è proporzionale alla velocità...  Qual'è quindi la velocità a cui un finestrino aperto ci fa consumare di più dell'aria condizionata accesa?

 

 

La risposta è, generalmente, intorno agli 80 km/h. 

Se vuoi ottimizzare i consumi, sotto questa soglia, ti conviene accontentarti del fresco dei finestrini aperti... 

Ricorda di spegnere l'aria condizionata però!
Tenere l'aria condizionata accesa e il finestrino aperto significa letteralmente buttare l'energia del nostro carburante fuori dalla finestra... anzi, dal finestrino! 😉

Regola 5:

Sfrutta il motore nell'area di maggiore efficienza! 

 

Siamo arrivati alla parte più tecnica di questo articolo, quella in cui entra in gioco il concetto di efficienza. Ma di cosa stiamo parlando?

All'inizio dell'articolo, parlando di energia, vedevamo che il motore di un'auto, di qualunque tipo esso sia, effettua una conversione di energia, trasformando l'energia chimica del carburante in energia cinetica facendo muovere il mezzo. In realtà, non tutta l'energia del carburante diventa energia utile a muovere il veicolo, una buona parte viene dispersa sottoforma di calore. 

 

L'efficienza del motore è quindi la percentuale di energia chimica che il motore riesce a trasformare in energia cinetica. 

 

Concentrandoci sui motori termici, in genere, ci si aggira intorno a valori di efficienza di circa il 30%. 

L'efficienza del motore, però, non è un valore fisso. Dipende infatti dai giri motore e dalla coppia erogata secondo una mappa di questo tipo:

 

In questa mappa (che rappresenta le prestazioni di un generico motore a benzina), sull'asse orizzontale troviamo i giri motore in rpm, mentre sulla verticale troviamo la pressione media effettiva in camera di scoppio (un parametro proporzionale alla coppia erogata dal motore). In pratica, quindi, stiamo vedendo come varia l'efficienza del motore in funzione del modo in cui lo si utilizza, ma come ci torna utile dal punto di vista della guida? 

Per capirlo è utile ripassare la definizione del concetto di potenza inteso come prodotto tra forza e velocità (o tra coppia e velocità di rotazione). 

Aldilà di tutti i rapporti di trasmissione, infatti, sarà sempre valida quest'equazione:

 

(Coppia Motore) x (rpm) = (Forza longitudinale trasmessa dalle ruote) x (Velocità dell'auto)

Per capirci con un esempio, quindi, in autostrada a velocità costante, la potenza erogata dal motore sarà uguale alla velocità moltiplicata per la resistenza all'avanzamento. Il rapporto tra la velocità dell'auto e gli rpm motore, però, non è costante..  

 

 

Data infatti una determinata richiesta di potenza (scelta insomma una delle curve rosse), cambiando marcia possiamo, in sostanza, scegliere in che punto della curva posizionarci. 

Prendiamo sempre ad esempio il caso dell'autostrada, supponendo che a 130 km/h la richiesta di potenza sia rappresentata dalla curva rossa centrale. 

Mettiamo che, se l'auto ha un cambio a 6 marce, in 5a marcia, verosimilmente, terremmo i 130 con un regime di giri motore intorno ai 4000 rpm, mentre in 6a (arrotondando per semplificare) saremo intorno ai 3000. 

 Usando la sesta invece della quinta sposteremo l'efficienza da un valore di circa il 22% a circa il 26%. Che si tradurrebbe in un aumento relativo di efficienza, e quindi una riduzione dei consumi, del 18%. Altri 2.30€ risparmiati sulla tratta autostradale Torino-Milano. 😜

Volendo generalizzare il concetto, guardando la mappa, appare chiaro che, a parità di potenza erogata (eccetto per situazioni in cui abbiamo giri molto bassi e farfalla spalancata), minore è il regime di giri, maggiore è l'efficienza. 

 

Questo si traduce, a livello pratico, in una semplice regoletta:

Finchè l'auto ce la fa senza dover stare a tavoletta, tieni la marcia più alta che riesci a tenere cercando di salire di marcia il prima possibile. Come regime di giri indicativo, l'istituto olandese TNU suggerisce di salire di marcia tra i 2000 e i 2500 rpm, sia per i motori a Benzina che per i Diesel.

Chiaramente l'auto risulterà essere un po' meno allegra, ma qui stiamo parlando di ridurre i consumi.. non devi farlo sempre, ma quando ne hai bisogno è utile sapere come farlo in modo efficace. 😉

Bene! Per oggi direi che è davvero tutto. 

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Noi ci vediamo alla prossima... Ciao!  😜