AERODINÁMICA - Definición - Significado

20/08/2010

La resistencia del aire y la absorción de potencia • Compromiso entre forma aerodinámica y habitabilidad • Los primeros estudios • Evolución de las carrocerías • Nuevas soluciones: la trasera truncada y la resistencia inducida • Estabilidad frente a la acción del viento lateral

La aerodinámica es la ciencia que estudia el comportamiento del aire en torno a los cuerpos en movimiento. El estudio aerodinámico del vehículo constituye una fase muy importante del proyecto. En efecto, del mismo dependen:

- la disminución de la resistencia al avance;

- la variación de las cargas que gravitan sobre las ruedas, y

- las reacciones del vehículo al viento lateral.

La disminución de la resistencia al avance fue el primer objetivo que afrontaron los constructores de automóviles, puesto que se halla en relación directa con la velocidad máxima y la potencia del motor. Las ventajas que, en cuanto a la potencia necesaria para el movimiento, se pueden obtener con la disminución de la resistencia aerodinámica son considerables, sobre todo si se consideran los fenómenos de marcha rápida, como sucede en el caso de los recorridos por autopistas.

Evolución de las formas aerodinámicas

Los investigadores afrontaron este problema ya hacia 1920, y las empresas siguieron las indicaciones deducidas de sus estudios hacia los años treinta. Sin embargo, se puede afirmar que aún en la actualidad muchos de los vehículos que circulan poseen formas poco aerodinámicas, que implican un gasto de potencia inútil que va del 30 al 40 %.

Aún menores han sido los esfuerzos por lo que se refiere a la influencia del aire en las cargas que gravitan sobre las ruedas y para la estabilidad frente al viento lateral. Los motivos son de naturaleza diversa: en primer lugar, la mejor forma aerodinámica no resulta determi-nable a priori, sino que requiere una larga serie de experiencias en un gran número de modelos hasta llegar a un resultado satisfactorio; en segundo lugar, las mejores formas desde el punto de vista aerodinámico, al menos hasta los años sesenta, se adaptaban más bien poco para una construcción automovilística de fabricación en grandes series, con un buen compromiso entre volumen externo y habitabilidad interna; finalmente, los cánones estilísticos siguen una evolución más comercial que técnica y a menudo se separan de las reglas, dando carrocerías muy perfiladas, pero aerodinámicamente poco convenientes.

El coeficiente Cx la velocidad de 110 km/h en función de diversas formas de la carrocería. Puede observarse que para la misma sección frontal (2 m2), con una forma mal situada, como es el caso de una furgoneta, son necesarios casi 50 CV, mientras que con una forma muy aerodinámica bastan menos de 10 CV. En términos técnicos, esta ventaja se expresa con una disminución del coeficiente de resistencia aerodinámica, Cx, que es proporcional a la resistencia, pero en el que se prescinde de las dimensiones y de la velocidad del vehículo, con lo que permite una fácil comparación entre vehículos diversos. En términos aproximados se puede decir que Cx representa la fracción de la sección frontal del vehículo que ofrece resistencia como una placa plana. Así, un coeficiente de 0,5 significa que un vehículo con 2 m2 de superficie frontal se comporta como una placa plana y perpendicular a la dirección de marcha que tuviese la superficie de sólo 1 m2.

El coeficiente Cx se obtiene experimental-mente por medio de una serie de pruebas en un túnel aerodinámico, ya sea con vehículos de tamaño natural, ya con modelos a escala reducida. En el túnel el vehículo es colocado con las cuatro ruedas sobre una báscula que mide el empuje horizontal (hacia atrás) ejercido por el aire cuando embiste al vehículo. Las instalaciones más modernas disponen también de básculas verticales que permiten medir el aligeramiento experimentado por el tren delantero y el tren trasero por efecto de la sustentación ejercida por la carrocería. Conocidas la sección frontal del vehículo y la velocidad del aire en el túnel, bastará medir el empuje en la carrocería para obtener fácilmente el coeficiente Cx.

Aerodinámica e incidencia del viento lateral

Si no se dispone de túnel aerodinámico, es posible obtener el valor de Cx mediante pruebas en carretera, mediante la resistencia del vehículo a ser remolcado, o bien por comparación con vehículos cuyo Cx sea conocido.

La resistencia aerodinámica no es el único obstáculo que el vehículo debe superar para alcanzar una cierta velocidad. Tienen también importancia la resistencia de rodadura (debida al rozamiento de los neumáticos), la potencia gastada en la transmisión (debida a los rozamientos de los engranajes y de los cojinetes) y la potencia consumida para acelerar (necesaria por la inercia de las masas en rotación y en traslación).

El segundo objetivo (distribución de las cargas que gravitan sobre las ruedas) es importante en cuanto que influye en la adherencia de cada neumático y, por ella, en el comportamiento direccional del vehículo y en la potencia transmisible a las ruedas. Esto es particularmente importante en los vehículos muy potentes, sobre todo en los de competición. En efecto, ya asistimos desde 1960 a la adopción de los alerones; éstos sirven para aumentar la posibilidad de transmitir las elevadas potencias que caracterizan a estos vehículos, evitando el patinazo de las ruedas.

El tercer objetivo (viento lateral) siempre ha tenido notable importancia, pero los constructores sólo se ocuparon de él a partir de 1930 y en general con un impulso más bien moderado. Es un punto especialmente delicado en los vehículos muy rápidos, sobre todo en los destinados a la obtención de récords. Pero tiene también su importancia en los turismos, sobre todo en los recorridos por autopista.

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