Cómo repercuten los aspectos aerodinámicos y el diseño en los automóviles deportivos

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En los automóviles deportivos es necesario el uso de alerones y spoilers, para presionar al vehículo contra la superficie, es decir hacia abajo (downforce), para aumentar la adherencia de los neumáticos.

Esta es la Parte 7 de una serie de notas sobre aerodinámica, en las que hemos tratado de volvar algunos conceptos sobre;
• la resistencia del aire.
• el ceficiente Cx.
• las formas exteriores e interiores.
• los túneles de viento.
• las pruebas y las experiencias.
• el uso de las maquetas.

Cabe señalar que estos puntos, han sido desarrollados entre otros. Cuando los especialistas diseñan un automóvil abierto, es decir una cabriolet, el estudio relativo a la aerodinámica, es un poco más complicado.
Además de cuidar el detalle, para tratar de disminuir el consumo, y por lo tanto las emisiones de CO2., se debe considerar lo que ocurre cuando se abre la “capota”.
El punto es, la fuerza, la resistencia que se opone al avance del automóvil, que depende de su forma y del cuadrado de la velocidad, es decir de
la conocida resistencia aerodinámica.
Si esta resistencia es reducida, es necesario menos potencia para que el automóvil funcione a una cierta velocidad, y por consecuencia el consumo de combustible disminuye. Debemos entender entonces, cuán importante es la tarea del diseñador, primero en la computadora y después en el túnel de viento o aerodinámico, para lograr un diseño de carrocería penetrante en el aire, que consuma el mínimo de energía.
Buena parte de las mejoras logradas en la misma, se debe a ciertas partes en particular, a los accesorios o detalles tenidos en cuenta como ser; la juntas de las ventanillas, las formas de las guardabarros, de los espejos retrovisores, etc. Cabe recordar que, la resistencia aerodinámica depende del Cx., es decir del coeficiente de forma para el área de la sección frontal del automovil (este Cx. está dado generalmente como valor por las terminales). O sea que si un nuevo modelo, es lanzado con un Cx. reducido en un 10 por ciento, respecto al modelo anterior, pero si la sección es aumentada en el mismo porcentaje, la resistencia aerodinámica es la misma.
Menos notable quizás sea el coeficiente Cz., que es de importancia para asegurar la “tenida” en calles y rutas, del auto deportivo. Se trata de un coeficiente de forma, que tiene como base lo que se denomina “portanza”. Esta denominación corresponde a la fuerza aerodinámica que con el aumento de la velocidad, levanta al automóvil, es decir la eleva progresivamente, empeorando su comportamiento sobre la superficie. Dicha fuerza puede ser moderada, adoptando el denominado “fondo plano”, es decir cubriendo o modelando la parte inferior de la carrocería, y también utilizando incluso los recursos de perfiles agregados a la carrocería, como ser alerones y spoilers.

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Para lograr un diseño de carrocería, penetrante en el aire, el diseñador recurre primero a la computadora y después al túnel de viento.

Esta elevación o empuje hacia arriba, es lo que hace volar a los aviones, y actúa también sobre los automóviles, disminuyendo el contacto con la superficie (rueda contra el suelo).
Debido a ello, en los autos deportivos se utilizan alerones en general o se cubre el “fondo” del automóvil (la parte inferior), de forma tal de invertir el empuje mencionado, que de esta manera presiona al auto hacia abajo.

El coeficiente Cx. y los vórtices
En los modelos Cabriolet o Spider, se deberá probar que sucede cuando el automóvil marcha con la capota baja o abierta. Es lógico pensar que el coeficiente Cx. empeore.
Sin cobertura, es decir sin techo, la forma del auto no tiene continuidad, y se generan “vórtices” que perjudican. El coeficiente de forma Cx., realizadas ciertas pruebas llega a empeorar casi un 30 por ciento, tomando como ejemplo:
• el Porsche Boxter Spyder, pasa de 0,34 a 0,44.
• el BMW Cabrio 650 pasa de 0,33 a 0,42.

Respecto a los vórtices, no solo se limitan a desmejorar la aerodinámica, sino que además molestan a los ocupantes del automóvil. Para evitar este fenómeno, fue desarrollado -por ejemplo- por la firma Mercedes Benz, un dispositivo a fines de los ‘80. Se trata una red de malla fina construida en plástico, sostenida
por un bastidor, que se ubica detrás del respaldo de los asientos, de manera que los vórtices sean frenados, manteniendo así la visibilidad hacia atrás.

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El Porsche 911 GT3 RS posee spoiler delantero y alerón fijo atrás, como resultado de estudios aerodinámicos.

El deflector motorizado Con el modelo Clase E-Cabrio de Mercedes Benz, se introdujo una innovación que mejora el confort.
Se trata de un deflector motorizado, denominado AirCap, montado sobre el parabrisas, que puede elevarse unos seis centímetros. El efecto de este AirCap, es el de desviar el flujo de aire más de lo que lo hace el parabrisas, de esta forma gracias al deflector trasero, la zona sin vórtices se extiende también para los que están sentados en la parte trasera.
Según la casa alemana, el habitáculo permanece tranquilo y el sistema de climatización puede desarrollar mejor su función, también con la capota abierta.
Otra ventaja del AirCap, es la menor generación de ruidos o rumorosidad que se registra en el habitáculo con la capota abierta, debido a ello, la comunicación entre el conductor y los pasajeros se facilita. Por otra parte, el sistema es totalmente motorizado, basta accionar un botón para que se eleve el deflector delantero y el trasero.
La puesta a punto del AirCap, fue bastante complicada, ya que el concepto técnico fue ideado por Mercedes Benz, al comienzo de la década de los ‘90, pero en esa época era imposible realizando, de manera tal de cumplir con los aspectos de funcionamiento y seguridad, de acuerdo a un automóvil de ese nivel.
Respecto a la capota, es necesario en cuanto a la aerodinámica y al confort, que cuando está cerrada, la cobertura se adhiera perfectamente al parabrisas y a las ventanillas. Para concretar estos, los especialistas ponen mucho cuidado en las juntas correspondientes.
Además, la estanquidad es asegurada, colocando a los cristales bien ceca, al filo de la tela del techo. El aislamiento térmico y acústico, se logra con una o más capas de material apto.
En algunos casos, se usa el poliretano, y en otros se emplea una tela tipo estrato de butil impermeabilizante.
El montaje de la capota, debe ser bien tenso de manera de evitar que con la velocidad se infle, y se generen pulsaciones.

Ver entre otras las siguientes notas:

- La aerodinámica según Mercedes Benz - P1 TA/26- P40.
- La aerodinámica según Mercedes Benz - P2 TA/27- P40.
- La aerodinámica según Mercedes Benz - P3 TA/28- P18.
- Nuevo túnel de viento climático de Audi TA/ 73-P78.
- La aerodinámica y el automóvil - P1 TA/65- P36.
- La aerodinámica y el automóvil - P2 TA/73- P24.
- La aerodinámica y el automóvil - P3 TA/75- P16.
- La aerodinámica y el automóvil - P4 TA/76- P14.
- La aerodinámica y el automóvil - P5 TA/78- P28.
- La aerodinámica y el automóvil - P6 TA/80- P32.
- La aerodinámica y el automóvil - P7 TA/81- P32.
- La aerodinámica y el automóvil - P8 TA/95- P38.
- La aerodinámica y el automóvil - P9 TA/96- P130.
- La aerodinámica y el automóvil - P10 TA/105- P44.
- El auto y los aspectos aerodinámicos -1 TA/116- P124.
- El auto y los aspectos aerodinámicos -2 TA/121- P32.
- El auto y los aspectos aerodinámicos -3 TA/123- P22.
- El auto y los aspectos aerodinámicos -4 TA/132- P34.
- El auto y los aspectos aerodinámicos -5 TA/143- P124.
- El auto y los aspectos aerodinámicos -6 TA/146- P30.

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(1) Es importante -estando en velocidad- que la componente vertical de la fuerza aerodinámica sea negativa, para evitar que el automóvil “despegue” como un avión.
(2) A través de la electrónica, se puede utilizar en forma inteligente “flaps” traseros, como en el caso del deportivo Pagani Huyra.

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