Aspectos aerodinámicos: diseño y estilo

En los automóviles actuales, las terminales automotrices buscan, a través de los trabajos aerodinámicos, disminuir el gasto energético - Volkswagen XL1.

Los automóviles actuales poseen sin duda, un gran aporte de diseño y estilo avanzado, en donde se nota mucho el trabajo realizado sobre la parte aerodinámica.

Respecto a los recursos que esta ciencia brinda, no solo para los automóviles deportivos, sino también para los vehículos de serie, las fabricas terminales han hecho su balance específico del gasto energético, con el fin de conocer el consumo de combustible, y la generación de emisiones por consecuencia, de cada uno de los modelos producidos.

Desde la década de los ‘60, las terminales automotrices efectúan prácticamente estudios racionales aerodinámicos, buscando solucionar los problemas de la habitabilidad. Por lo tanto, se lograron en las búsquedas más profundas sensibles aumentos en la perfomance, en beneficio de una sustancial economía de combustible.

Las maquetas para estudio en el túnel de viento, se construyen normalmente en madera, yeso o arcilla especial.

Sabemos que en esa época, el concepto de la aerodinámica se aplicaba en favor de una carrocería afilada y extendida, pero las exigencias del tránsito, de la circulación, imponía un volumen reducido.

Teniendo en cuenta, la fórmula que da la resistencia aerodinámica o de “arrastre”, los valores que intervienen para lograr el producto final, son las siguientes,

• la masa volumétrica o densidad del aire.
• el cuadrado de la velocidad.
• el área de la cupla maestra.
• el coeficiente de arrastre o Cx.

El coeficiente de penetración Cx. es un factor de forma, que tiene relación con la sección frontal.

Si la maqueta de un automóvil para los estudios aerodinámicos, está construida en escala 1/5, ya sea en madera, yeso o cerámica, es necesario saber que si se quiere recoger una enseñanza válida, la maqueta deberá representar fielmente, lo que será el vehículo definitivo. Los puntos de importancia serian:

• Las entradas y salidas de aire serán funcionales.
• Un calentamiento interior regular simulará al motor.
• Los sensores en general, indicarán si los valores de, presión, temperatura y caudal son los que corresponden.
• Por otra parte, todo aquello integrado a la carrocería ( escapes, topes de amortiguadores, diferentes cárters, etc.) deben ser representados en la maqueta.

El estado de superficie de la pintura deberá ser ideal, las tolerancias de rugosidad no deben pasar de algunas centésimas en la maqueta, y algunos micrones en la escala 1:1. efecto, una parte del Cx. está relacionada a la forma, y la otra está vinculada a la fricción del aire sobre la carrocería.

El túnel de viento, esta fundamentalmente compuesto por lo siguiente:

• Un colector.
• Una cámara de experiencia.
• Un difusor.
• Un ventilador.

Las maquetas en escala , para el estudio en túneles, siempre deberán representar fielmente, al vehículo definitivo.

Este último componente, debe ser el encargado de reproducir en la maqueta fija, ubicada en la cámara de experiencia, un viento relativo parecido al aire libre que encontraría un automóvil en movimiento, En la cámara de experiencia, se encuentra un “plato” que simula la ruta o el camino. En su interior está instalada la balanza, que medirá los esfuerzos que actúan sobre la maqueta, cuando es presurizada (acción del viento). Cuando hablamos de Cx. sabemos que cuando un cuerpo se desplaza, se hace necesario tener la potencia necesaria para atravesar la masa de aire existente a su alrededor. El coeficiente de penetración Cx. aerodinámica, brinda la idea de una mayor o menor resistencia, que ofrece al avance del vehículo una determinada forma del mismo. La potencia necesaria a utilizar, debe estar en relación directa con el volumen de la carrocería, de modo tal que cuanto más aerodinámico sea su diseño, mayor será su capacidad de penetración aerodinámica. En consecuencia, la potencia necesaria en vencer dicha resistencia será menor. 

Son varias las resistencias que se oponen al desplazamiento del vehículo, pero la resistencia aerodinámica tiene mucha importancia, debido a que la ‘presión dinámica” que se origina en la parte delantera o frontal del automóvil, aumenta mucho más rápido que la velocidad. 
Como ejemplo puede decirse que, un vehículo que duplica su velocidad tiene la necesidad de poseer una potencia multiplicada por ocho, para vencer la resistencia al aire.

Como conclusión, para que las fábricas obtengan en sus modelos, un buen coeficiente de penetración Cx. (es sabido que las mismas no siempre declaran las verdaderos valores), no solo depende de la forma afilada de la parte delantera o frontal, sino de algunas características como sigue:

• diseño de las partes inferiores.
• circulación de aire (entre piso y carrocería)
• turbulencias generadas.

Principalmente, para lograr un buen coeficiente de penetración aerodinámica, es importante que el flujo de aire que roza la parte exterior del automóvil, sea homogéneo, y con un bajo nivel de fricción o razonamiento.

La resistencia que ofrece el aire, al avance del vehículo, condiciona considerablemente las prestaciones del mismo. - Túnel aerodinámico Ferrari.
Existen por lo general, tres tipos de túneles de viento: el aero acústico, el térmico, y el climático.

Básicamente un túnel aerodinámico, está compuesto por, un colector, una cámara de experiencia, un difusor, y un ventilador.

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Autor: Claudio Módena