Capítulo 6 : Elementos de Aerodinámica

Capítulo 6           Elementos de Aerodinámica

• 6.1  -  Introducción

Antes de empezar se hace obligatorio entender que estamos usando un “artilugio” que físicamente desarrolla X cientos de CV (caballos de vapor de potencia, gracias al motor), que usando unos sistemas concretos (lo que conlleva resistencias mecánicas, roces, y demás pérdidas) se desplaza a una serie de velocidades.

Hasta digamos, unos 100Km/h las mayores pérdidas son las de rozamiento de los neumáticos, pero a partir de los 130-150Km/h la principal fuerza opositora es la resistencia aerodinámica.

Si recordamos que la resistencia aerodinámica es proporcional al cuadrado de la velocidad (D = 0.5 * Densidad * v² * S * Cd ), y que a velocidad constante la potencia es el producto de la resistencia aerodinámica por la velocidad (P=D*v), se puede entender el porqué en altas velocidades hacen falta grandes incrementos de potencia para ganar muy poca velocidad, por lo que reducir el coeficiente aerodinámico es vital.

Hay también que recordar que todo lo que hemos colocado en el coche, evidentemente tiene unos pesos, unos elementos lo tienen predeterminado por reglamento (p.ej. el motor no puede pesar menos de 95Kg.), otros no, pero es evidente que todo el conjunto tiene un centro de gravedad.

Tan evidente como lo anterior son los 4 puntos de apoyo.
Solo con lo anterior ya tendríamos trabajo para adecuar las fuerzas ejercidas en cada neumático, lo que mejorará su rendimiento. Para conseguir esto “basta” con desplazar los elementos, motor, radiadores, los balastros…  y el depósito (que pesa según se llene, que obviedad, pero según se vacíe va variando el centro de gravedad, hay que tenerlo en cuenta), todo ello sin perder de vista que dicho centro ha de quedar lo más bajo posible.

Pero la cosa es más complicada (mucho más, afortunada o desafortunadamente, según se mire).

Tal y como sabemos, o al menos intuimos, la resistencia aerodinámica de lo que tenemos (sin aerodinámica) es inaceptable para que sea rápido, de ahí la necesidad de lo que vamos a colocar y cuyo objetivo es disminuir esa resistencia o arrastre. Y puesto que la tracción es trasera y la mayoría del peso está atrás, si corre mucho, tenderá a levantarse de delante, quedándose sin agarre suficiente para la dirección y frenada. Si para corregir esto adelantamos el centro de gravedad, no se levantará, pero perderá apoyo en las ruedas traseras, y no empujará ni frenará convenientemente. Si encontramos un punto intermedio tal y como está… no podremos correr todo lo que podríamos… . ¿Solución?.

Aerodinámica aplicada.

Basándose fundamentalmente en los efectos del capítulo anterior, podemos usar las piezas con forma aerodinámicamente penetrantes o de baja resistencia aerodinámica, formas generalmente afiladas y puntiagudas (con poca superficie de impacto al fluido), para generar fuerzas verticales (a partir de ahora las llamaremos simplemente “empuje”) que nos ayuden a solventar el problema anterior, pero… esto introduce multitud de interacciones de fuerzas (p.ej. piénsese en los efectos palanca), además variables según la velocidad, e intrínsecamente relacionados y/o dependientes del centro de gravedad.

Hemos visto como las piezas de delante influyen también atrás y viceversa. Las de medio influyen también. Si arreglamos una cosa empeoramos otra…, y además hay muchas cosas que no podemos hacer o usar porque entonces no cumpliríamos el reglamento…; Esto se convierte en…  ¡un laberinto!.

Afortunadamente hoy en día y gracias a los computadores, se pueden utilizar procesos de cálculo extremadamente largos y complejos, p.ej. programas CFD) de forma que se pueden simular condiciones específicas con un grado “aceptable” de aproximación a la realidad. Aunque como siempre, y como en casi toda actividad humana, los errores existen, y también las grandes ideas.

En la resolución óptima de estos problemas llevan 59 años intentándolo en los automóviles de F1, y tras muchas mejoras, accidentes, trampas, prohibiciones, polémicas y espectáculos… estamos donde estamos a día de hoy (que no es poco, téngase en cuenta las restricciones de reglamento).

Votos: Wikio