Aerodinámica

La aerodinámica es la rama de la ciencia que se ocupa del movimiento del aire y otros fluidos gaseosos, y de las acciones ejercidas por el aire sobre cuerpos sólidos inmersos en él. Cualquier cuerpo que se mueve ha de hacerlo en contra de la resistencia del aire.

Se controla a través de sofisticados programas informáticos y por medio de pruebas en túneles de viento.

El aire causa problemas como:

  • Desestabilizar al vehículo en caso de viento cruzado.
  • Es una fuente de ruido.
  • Condiciona la habitabilidad.
  • Limita la eficacia de los limpiaparabrisas.
  • Provoca ensuciamiento de la carrocería.

El trabajo de los diseñadores se centra en evitar estos efectos negativos. No solo es importante la forma, sino también la proporción del vehículo; la relación debe estar a 1/3 para conseguir una resistencia mínima.

Uno de los primeros ejemplos fue el modelo Rumpler, en forma de gota suspendida, con características del ala de un avión.

Flujos de Aire

Pueden apreciarse dos flujos:

  • Flujo de aire interior

    Agrupa el aire de ventilación del habitáculo y el utilizado en la admisión y refrigeración del motor. Supone el 20% del total de la resistencia aerodinámica. La aerodinámica debe ser capaz de:

    • Mantener la temperatura constante.
    • Renovar el aire de forma que el ambiente no se empobrezca.
    • No variar la humedad interior.

  • Flujo exterior

    Comprende tanto el aire que circula sobre la carrocería como el que discurre entre esta y el suelo, que es el principal factor de resistencia aerodinámica.

Otro factor importante lo constituye el tipo de superficie de la carrocería:

  • Uniformemente: el aire se desplaza con respecto a la carrocería de forma laminar.
  • Con turbulencias: después de la capa laminar, el aire se transforma en turbulento.

Coeficiente Aerodinámico

Se ve influenciado por la resistencia y fuerzas que se originan en el desplazamiento. Estos coeficientes son:

  • Cx

    Un cuerpo que se desplaza ha de invertir una cierta cantidad de potencia en atravesar la masa de aire que lo rodea. Cuanto más aerodinámica sea su forma, mejor será su capacidad de penetración aerodinámica. Da idea de la mayor o menor resistencia. Para obtener un buen coeficiente de penetración, el entorno del vehículo debe ser homogéneo y con poco grado de rozamiento.

  • CxA

    Es la potencia que ha de emplear el vehículo para superar la resistencia del aire. Además de depender del coeficiente de penetración Cx, está directamente relacionada con la superficie de ataque del vehículo (A), medida en m², de tal manera que solo mediante el producto de Cx x A podemos tener una referencia clara de la resistencia al aire que ofrece un vehículo. La superficie de ataque se define como la superficie de proyección de la sombra del contorno que se origina cuando el vehículo es iluminado en sentido longitudinal por una luz paralela.

  • Cy

    Se hace referencia al coeficiente de deriva, que mide el efecto del aire aplicando de forma lateral al vehículo, afectando de esta forma a su estabilidad.

  • Cz

    Este valor hace referencia a las fuerzas aerodinámicas que inciden verticalmente sobre la carrocería, con el suelo y su posible aligeramiento por efecto del viento o por traslado de masas suspendidas. En la búsqueda de la forma y la línea aerodinámica apropiada a un modelo determinado, se tiene muy en cuenta la distancia al suelo de la carrocería.

Condiciones de Diseño

La línea aerodinámica se ve favorecida por la aparición de nuevos materiales en la carrocería. El diseñador tiene que contar con una serie de condicionantes como la resistencia estructural, los flujos de aire y la refrigeración. La superficie ideal es aquella que sea capaz de conservar un flujo laminar de aire en toda su superficie. Las zonas del vehículo a las que se dedica más atención son:

  • Zona delantera

    Es importante evitar zonas angulosas para que la corriente de aire pueda rozar el coche sin provocar turbulencias.

  • La inclinación del parabrisas

    Un ángulo de inclinación elevado, a riesgo de provocar un cierto efecto invernadero, consigue la mejora del Cx.

  • La inclinación de la luneta trasera

    Esta es más importante que la del parabrisas.

  • Parte trasera

    La existencia de un marcado borde de interrupción de la corriente de aire consigue un efecto positivo sobre las propiedades aerodinámicas del vehículo; se suaviza el cambio de presión de las lunetas traseras.

  • La inclinación y los radios de pasos de los montantes delantero y trasero

    La forma y disposición tienen un claro efecto sobre la resistencia al aire y sobre la respuesta al viento lateral.

  • Línea genérica de la carrocería

    Se caracterizan por una forma básica redondeada lateralmente que dispone de entrantes en la parte delantera y trasera. Se intenta conseguir el difícil objetivo de optimizar la línea aerodinámica.

Aerodinámica Activa

Es el punto de aplicación donde se manifiesta toda la fuerza que ejerce el viento sobre la carrocería del vehículo en función del avance del mismo y la dirección y velocidad del aire.

Aditamentos Aerodinámicos

Son elementos exteriores de la carrocería que, además de mejorar la estética, consiguen ciertas mejoras en sus prestaciones.

Deflectores o Spoilers

  • Deflectores traseros

    Situación: atrás, pegados a la carrocería sin espacios. Consisten en impedir que el flujo del aire circule con libertad sobre la carrocería, creando un fenómeno de sustentación positiva que levante la parte trasera del vehículo, mejorando la adherencia en conjunto.

  • Deflectores bajos

    Situados en las ruedas delanteras y traseras, se encargan de reducir las turbulencias de aire generadas por las ruedas.

  • Deflectores laterales (taloneras y cantoneras)

    Canalizan convenientemente las corrientes de aire para evitar que incidan directamente sobre las ruedas traseras.

  • Deflector delantero

    Consiste en reducir la cantidad de aire que circula por debajo del vehículo.

  • Alerones traseros

    Situados atrás, con espacio, encauzan la salida de aire para no crear turbulencias que frenen el vehículo.