La aerodinámica y el automóvil


Publicado por Taller Actual
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La influencia de la aerodinámica siempre contagió a los proyectistas y a los diseñadores, casi desde la época en que nacieron tanto el avión como el automóvil. Muchos automóviles fueron construidos to-mando como base los conocimientos de los constructores de aviones. En 1913, causa sorpresa el Alfa Ro-meo 40-60 HP carrozada por Castagna, inspirado en las formas de un aeroplano. Hasta la Segunda Guerra Mundial, estos diseños o perfiles, estaban reservados para los automóviles de competición como las Bugattis "tank", o los autos deportivos. Después de la guerra, las formas envolventes y brillantes son de gran actualidad, y es por eso que Pininfarina no abandona esta línea y crea la famosa Lancia Flaminia en 1957.

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Los trabajos sobre aerodinámica recién salen a la luz en la década de los '80. Casas como Citroën, Ford, Opel/GM y Audi, entre otras con sus líneas limpias, señalan un punto de desarrollo, también estilístico. En la actualidad, las terminales automotrices, ponen su máxima atención en la reducción del consumo y de las emisiones contaminantes, considerando al Cx como imprescindible. Como se mencionara oportunamente, en principio, el automóvil es más o menos plano en la parte inferior, y arqueado en la superior. En consecuencia, el aire que pasa por la parte inferior, recorre menos camino que el que pasa por la parte superior. Para que la vena se pueda volver a unir, es necesario entonces que el aire que pasa por la parte superior, se mueva con más velocidad que el de la parte inferior. Como consecuencia, si en un punto la velocidad aumenta, la presión disminuye; por lo cual la presión que se genera en la plataforma de la estructura, es mayor que la existente sobre el techo. El automóvil se comporta entonces como el ala de un avión: la diferencia de velocidad del aire genera una diferencia de presión que la empuja hacia arriba.

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Este empuje es denominado sustentación (portanza), y es lo que sostiene a los aviones en el aire, y puede ser completamente inestable para el automóvil. Es sabido que la aerodinámica tuvo una gran influencia sobre los carroceros, desde los comienzos del automóvil, sin embargo, la misma no tuvo ni los estudios ni el desarrollo adecuado. Fue en la década del '60 que se empezó a estudiar seriamente el problema, y cuando los técnicos e ingenieros comenzaron a descubrir un sinnúmero de cosas. Por ejemplo, una inclinación de 20 grados —de la luneta trasera— permitía al aire, seguir la línea del auto casi sin separarse. El descubrimiento dio impulso al desarrollo de las carrocerías "fast back" (de dos volúmenes), y terminó con la línea del Porsche de competición 935/78 denominado "Moby Dick". Actualmente, el mejor ejemplo sería el perfil del Ford Focus de 3 puertas. La manera en que la vena de aire se separa del perfil del auto, y forma la denominada "estela", es decisiva. Paradójicamente, en realidad, la mayor parte de la resistencia aerodinámica no proviene de la parte delantera sino de la trasera. En un automóvil normal de 3 volúmenes, con una luneta casi vertical, el aire se separa normalmente en el vértice de la luneta, no siguiendo el perfil inclinado (la pendiente de la luneta), para unirse con la vena inferior. Aquí —en estas condiciones—el aire se va poniendo más lento, aumentando la propia presión e in-vierte la propia dirección, formándose lo que se llama un "vórtice", que reclama aire de la parte trasera y atrae la turbulencia. La turbulencia empeora sensible-mente el Cx, por otra parte, si la luneta trasera está inclinada —casi vertical— 30/35 grados respecto a la horizontal (como ocurría en el pasado), el flujo de aire se torna inestable, y puede tener repercusiones negativas respecto a la dinámica de marcha a altas velocidades. Lo mismo que la resistencia, también la sustentación está relaciona-da a la superficie, y al cuadrado de la velocidad a través de un coeficiente de forma. En este caso, las carrocerías de dos volúmenes tienen desventajas, por-que la superficie de contacto con el flujo es particularmente la misma. Sin embargo, al comienzo de la dé-cada del '60, Ferrari descubre los beneficios del alerón. Cabe recordar que el mismo tiene una forma de ala invertida, posicionada en relación con la parte trasera del auto, que podría generar "down force", y oponerse eficazmente a la fuerza de sustentación, sin empeorar excesivamente la resistencia. La Ferrari 248 SP fue el primer auto-móvil en montar un alerón, en el año 1962, el modelo 250 GTO, en 1963 también montó un alerón. Pero en realidad, fue la firma Porsche la que puso esta solución en el terreno de la popularidad, en su modelo 911 RS del '72, donde el alerón reduce la "sustentación" a altas velocidades en un 70 por ciento. El alerón desvía entonces una buena parte del flujo de aire, de forma de que se separe del auto sin acelerar demasiado. Además, separando el flujo en dos partes, limita la formación de turbulencia. Para ser eficiente, sin embargo, el alerón deberá ser colocado siempre alto, como en los autos de rally y los monovolúmenes. Los spoilers y las pequeñas polleras o faldas, tienen la función de desviar hacia los costados el flujo de aire, que pasaría bajo la estructura. El aire que pasa bajo el cuerpo del auto es siempre un inconveniente, la interferencia de los órganos mecánicos genera turbulencia (aumenta la resistencia), y disminuye la velocidad del mismo flujo (aumentan-do la sustentación).

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Cabe aclarar que la fuerza hacia abajo "down force" es una fuerza aerodinámica que empuja al vehículo hacia el suelo, aumentando la adherencia y la estabilidad. Por ejemplo, la carga vertical generada por los alerones de un automóvil de Fl, a máxima velocidad, puede equivaler al triple del peso del auto-móvil.

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