La aerodinamica

EN EL TÚNEL DE VIENTO

IMPORTANCIA DE LA AERODINÁMICA EN EL DISEÑO DE CARROCERÍAS





EN EL DISEÑO DE TODO NUEVO VEHÍCULO SE PARTE DE UNA SERIE DE REQUERIMIENTOS: REGLAMENTACIÓN, SEGURIDAD, LIGEREZA, MEDIOAMBIENTE, AERODINÁMICA, RESISTENCIA, ESTÉTICA, HABITABILIDAD, COSTES, ETC. MÚLTIPLES FACTORES QUE, EN MUCHOS CASOS, DAN LUGAR A REQUISITOS CONTRADICTORIOS; POR ESTA RAZÓN, ENCONTRAREL EQUILIBRIO ENTRE LO ESTÉTICO Y LO TÉCNICO ES UN DESAFÍO QUE DEBEN AFRONTAR LOS DISEÑADORES DE AUTOMÓVILES.

DE LA CALIDAD AERODINÁMICA DEL VEHÍCULO DEPENDEN CUESTIONES COMO LAS PRESTACIONES, LA ESTABILIDAD, LA ADHERENCIA AL SUELO Y EL CONSUMO DE COMBUSTIBLE, ENTRE OTRAS. EL DISEÑO DE LA PROPIA CARROCERÍA JUEGA UN PAPEL FUNDAMENTAL



La aerodinámica es la parte de la mecánica que seencarga de estudiar el movimiento relativo entre un sólido y el fluido gaseoso (generalmente aire) que lo rodea, determinando las presiones y fuerzas que se van a generar. Abarca diferentes rangos de velocidades, dependiendo de si la velocidad del elemento objeto de estudio está por debajo o por encima de la velocidad del sonido en el aire.

En el caso del automóvil nos encontramos en el régimen bajosubsónico (número de Mach < 0,3). En este campo son aplicables los mismos principios aerodinámicos que permiten a un avión volar, con la única diferencia de que el perfil aerodinámico del automóvil ha de producir una fuerza resultante hacia el suelo, fuerza de adherencia, en lugar de una fuerza de sustentación hacia arriba.


ORIGEN DE LAS FUERZAS AERODINÁMICAS

Cuando en un proceso mecánicointeractúan dos sólidos, las fuerzas se aplican y transmiten en el punto de contacto. Pero cuando un sólido interactúa con el aire, en las moléculas del aire próximas al mismo se produce una distorsión, comenzando a moverse alrededor del sólido. El aire cambia de forma, fluyendo alrededor del sólido y manteniendo un contacto físico en todos sus puntos. Por ello, el “punto de contacto” de lasfuerzas aerodinámicas generadas son todos y cada uno de los puntos de la superficie del cuerpo.

La magnitud de dichas fuerzas va a depender tanto del aire como del sólido, en nuestro caso el automóvil. Dos son las propiedades fundamentales del aire a tener presentes: su viscosidad y su densidad o, lo que es lo mismo, su compresibilidad. En el caso del automóvil ha de considerarse su forma, surugosidad superficial, el área de contacto con el aire y, sobre todo, la velocidad relativa entre éste y el aire.

Todo esto se traduce en que, sobre cada punto de la superficie del automóvil, estén presentes un par de fuerzas, una fuerza de presión, normal a la superficie del cuerpo, debido a la velocidad relativa entre ambos, y una fuerza de rozamiento, tangente a la superficie del cuerpo, debida ala viscosidad del aire.



Fuerzas de presión

En todo fluido existen tres tipos de energía: la potencial (por cota o altura), la cinética (por velocidad) y la de presión; y, además, sabemos que en todo proceso la cantidad total de energía ha de conservarse, es decir, la suma de esas tres energías ha de permanecer constante
La ecuación de Bernoulli se puede considerar como una apropiadadeclaración del principio de la conservación de la energía para el flujo de fluidos. El comportamiento cualitativo que normalmente evocamos con el término "efecto de Bernoulli", es el descenso de la presión del líquido en las regiones donde la velocidad del flujo es mayor.
Este descenso de presión por un estrechamiento de una vía de flujo puede parecer contradictorio, pero no tanto cuando seconsidera la presión como una densidad de energía. En el flujo de alta velocidad a través de un estrechamiento, se debe incrementar la energía cinética, a expensas de la energía de presión.

El ejemplo citado a menudo de la ecuación de Bernoulli es la reducción de la presión que se produce cuando aumenta la velocidad del fluido
El principio o ecuación de Bernoulli, describe el comportamiento de un...