¿Cuánto afectan los portaequipajes al rendimiento de combustible?

ConsumerReports.org ha realizado el análisis. Obviamente será diferente para cada automóvil y forma y tamaño del portaequipajes, y contenido del mismo, pero en su experimento:

2013 Honda Accord (4 cil.)       MPG (Millas Por Galón) @ 65 mph  = 105 km/h
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Sin rack                             42 mpg     =  5.6 l/100km
Rack vacío                          37 mpg     =  6.4 l/100km
Rack vacío y deflector de viento       35 mpg     =  6.7 l/100km
Rack con dos bicicletas y deflector   27 mpg     =  8.7 l/100km

Por lo que eso te da una indicación de que puede agregar cerca del 50% a tu cuenta de combustible, dependiendo de la carga.

Respuesta corta: Depende tremendamente de a quién preguntes y qué vehículo se use.

Se ha informado que una parrilla vacía puede aumentar el costo de la gasolina a lo largo del tiempo en cualquier lugar entre un 1% y un 15%, mientras que una parrilla de techo completamente cargada aumentará entre un 20% y un 50% tu factura de gasolina. Justificaré estos números a continuación.

Se observa que, sin embargo, las mismas fuentes exactamente ponen el efecto de los "comportamientos de conducción" en un sorprendente 35% - por lo que la diferencia al calmarse, usar el control de crucero y estar en un estado de ánimo de viaje relajado mientras se evitan cambios de carril es aproximadamente igual que poner una parrilla en el techo y llenarla de bolsas, dependiendo de tu vehículo.

Metodología y citas a continuación.

Fuentes: Consumer Reports - Si bien esto se informa en otra respuesta, simplemente utiliza cifras de MPG que son terriblemente malas para la comparación entre bases, y el efecto de la parrilla vacía en el techo parecía tan ridículamente alto que me hizo sospechar. Informes sobre diferentes vehículos reportaron desde una reducción del 1% con una parrilla vacía, así que tu millaje puede variar.

Edmunds.com - Se realiza una comparación de varios vehículos con muchas pruebas variadas, y los datos parecen interpretarse correctamente en % de ahorro.

Usando un Honda Accord 2013 y datos proporcionados por Consumer Reports, una parrilla de techo vacía aumentará la cantidad que gastas en gasolina en un 12% en comparación con no tener ninguna parrilla en absoluto, asumiendo velocidades de autopista. Una parrilla de dos bicicletas con deflector de viento aumentará tus costos de gasolina en un 36%. Soy algo sospechoso de esta primera cifra, pero es posible.

Utilizando un Buick Enclave del 2008 con datos de Edmunds, los rieles vacíos solo agregan un 1% a los costos de combustible, pero una maleta y una nevera dieron un aumento del 21% en los costos de combustible.

Me gusta mucho el artículo de Edmunds por su comparación de comportamiento de conducción, uso de aire acondicionado versus bajar las ventanas (veredicto para el camión que probaron: bajar las ventanas es mejor que usar el aire acondicionado), sin embargo, aún hay poca comparación entre vehículos en las mismas condiciones. En mi Chevy Cobalt 2010, por ejemplo, encuentro que el aire acondicionado tiene un efecto indiscernible en el consumo de gasolina, posiblemente debido a cómo está diseñado el automóvil, pero esto no se ajusta en absoluto a los principios de las pruebas científicas.

Palabras finales:

Parece haber un efecto definitivo al cargar equipaje en el techo de un automóvil, y es muy probable que esté en el rango de 20-50% independientemente del vehículo.

La razón es bastante lógica: la parte superior de un vehículo es el peor lugar posible para poner cosas, desde un punto de vista aerodinámico. Añade enormemente a la superficie de frente que golpea directamente el viento, arruina por completo todo el envoltorio de viento para el resto del vehículo, y hace esto generalmente a menos de 1/3 de la distancia en la longitud del vehículo; básicamente has desechado todos los beneficios aerodinámicos en el diseño de todo el vehículo, podrías conducir un cubo gigante.

Por otro lado, ¿qué pasa si ya estás conduciendo un cubo grande que no es terriblemente aerodinámico para empezar? Bueno, simplemente no lo sé, pero estoy seguro de que poner cosas encima empeorará las cosas.

Sin embargo, el comportamiento de conducción claramente puede tener un efecto tan grande como una parrilla en el techo, así que no cargues equipaje dentro de la cabina, molesta a los ocupantes y haz que quieras llegar más rápido: ¡terminarás perdiendo mucho dinero de esa manera!

En cuanto a efectos exactos o incluso más precisos que este rango bastante grande del 20-50%, parece que los vehículos más grandes, pesados y con motores más potentes son propensos a mostrar un cambio % menor debido a las parrillas en el techo que los vehículos más pequeños, más aerodinámicos y con motores de menor potencia.

Para viajes cortos probablemente no importará, ya que tu cuenta de gasolina no será tan alta de todos modos...pero si estás hablando de un recorrido por todo el país, esa pequeña parrilla en el techo puede costarte rápidamente unos pocos cientos de dólares.

Las respuestas publicadas están en línea con mi experiencia. Recientemente viajé en un Audi A6 3.0 TDI del 2014 en un viaje para recoger a mi hija en la universidad. El viaje de ida y vuelta fue de aproximadamente 800 millas.
En el techo tenía un rack Rhino con barras transversales de forma ovalada y en el rack había una bicicleta de montaña y una caja Yakima llena de artículos como bolsas de viaje, libros, etc. Dentro del auto había más artículos, además de mi esposa, hija y yo, y el maletero trasero estaba lleno.

En el camino de regreso, a lo largo de una distancia de 400 millas, el vehículo promedió 33.5 mpg en su mayoría conduciendo por autopistas a 60-65 mph utilizando control de crucero, aunque también se pasaron por algunas carreteras más pequeñas con algunos pueblos que atravesar, lo que representa una reducción del promedio de 40 mpg que normalmente he medido en viajes largos.
Eso significa una reducción de aproximadamente el 16% respecto a los 40 mpg, que está cerca del rango del 20-50% reportado por otros.

Considera cuántas libras de fuerza (que es proporcional a la potencia) se requieren para mover la caja del techo a través del aire a velocidad de crucero. Suponiendo por ahora que la resistencia adicional es la misma para todos los vehículos (probablemente no lo es), la caja aumentará el consumo de combustible (en galones por milla o galones por hora) a una velocidad dada en la misma cantidad para todos los vehículos independientemente de su tamaño o economía de combustible. Aunque la cantidad adicional de combustible es la misma, el aumento en el consumo parecerá como un cambio absoluto mayor en el rendimiento de combustible para un automóvil económico que para uno más gastador, pero es la misma cantidad de combustible extra y por lo tanto el mismo costo adicional (para problemas como este es más fácil calcular al estilo europeo, consumo por unidad de distancia). En la vida real, espero que un diseño de automóvil optimizado para baja resistencia experimente un aumento de resistencia mayor que el de la caja en sí misma porque la caja interfiere más con el flujo de aire del automóvil de lo que lo haría con un vehículo que tiene un coeficiente de resistencia mayor, pero esto nos da un punto de partida.

Ahora algunos números. El año pasado hicimos dos viajes por el país de aproximadamente 20,000 millas en un Subaru Outback wagon de 6 cilindros del 2006 principalmente en autopistas a 70-80mph, con el aire acondicionado encendido. Llevamos una caja Thule algo aerodinámica de aproximadamente 3 pies de ancho en el primer viaje y ninguna caja en el segundo. Llevamos registros cuidadosos de combustible (consumo total/millas para cada viaje), calculando aproximadamente 23mpg con la caja y aproximadamente 26mpg sin ella. Convierte esto a la diferencia en galones por milla y puedes aplicarlo para obtener una estimación aproximada de cómo una caja afectaría a tu auto. Suponiendo que un motor de gasolina consume aproximadamente 0.45 libras de combustible por hora de potencia, se puede calcular la potencia necesaria para empujar la caja. (Los motores diésel podrían consumir aproximadamente 0.40 lb/hp-hr).

En comparación, alguna vez conducimos a través del país con una canoa de 3 pies de ancho y 16 pies de largo encima de una minivan - el consumo de combustible no cambió, lo que indica que la mejora del coeficiente de resistencia del vehículo por la canoa compensó justo el área frontal adicional de la misma.