08 AERODINÁMICA

AERODINÁMICA

BIBLIOGRAFÍA:
DAVID A. CROLLA - AUTOMOTIVE ENGINEERING:
POWERTRAIN, CHASSIS SYSTEM AND VEHICLE BODY

AERODINÁMICA

INTRODUCCIÓN

A lo largo de la historia del automóvil han existido algunos vehículos que
demostraban tener una fuerte influencia aerodinámica en su diseño.
Hasta hace unas décadas, estas líneas fluidas eran principalmente una
declaración de estilo y moda, con pocapreocupación en los beneficios
económicos.

Tatra 87
Producido en Checoslovaquia entre 1936 y 1950

El aumento del precio de los combustibles, provocado por la Crisis del
Petróleo a principio de los 70’, generó un impulso hacia el diseño
aerodinámico eficiente.

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FUERZAS Y MOMENTOS

La investigación en aerodinámica se focalizó inicialmente en la reducción del
“arrastre” o resistenciaaerodinámica, pero pronto resultó evidente que la
sustentación y las fuerzas laterales eran de gran importancia en términos de la
estabilidad del vehículo.
Fuerzas y momentos aerodinámicos
que actúan en un vehículo

‫ܨ‬௅௜௙௧
‫ܨ‬஽௥௔௚
‫ܯ‬ோ௢௟௟

‫ܨ‬ௌ௜ௗ௘

‫ܯ‬௒௔௪

‫ܯ‬௉௜௧௖௛

Las fuerzas se consideran en 3 ejes perpendiculares
entre sí:
• El arrastre, que resiste el avance del vehículo
• La sustentación, quepuede actuar hacia arriba
o hacia abajo.
• La fuerza lateral, que sólo ocurre con un viento
cruzado o cuando el vehículo está muy próximo a
otro.
Los momentos (generados por las fuerzas) son los
que causan que el auto rote en cada uno de los
ejes, que se cruzan en el centro de gravedad.
El efecto más observado es debido al viento
cruzado. Cuando la fuerza lateral resultante queda
delante o detrásdel centro de gravedad, aparece un
momento desvía el vehículo.

ܸ௥௘௟

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FUERZAS Y MOMENTOS

Las fuerzas y los momentos aerodinámicos que actúan en el vehículo, en
forma de coeficiente.

Fuerzas y momentos aerodinámicos
que actúan en un vehículo

‫ܨ‬௅௜௙௧
‫ܨ‬஽௥௔௚
‫ܯ‬ோ௢௟௟

‫ܨ‬ௌ௜ௗ௘

‫ܯ‬௒௔௪

‫ܯ‬௉௜௧௖௛

En las fuerzas, los coeficientes se definen como:
‫ܨ‬
‫ܥ‬ி ൌ
1
. ߩ. ‫ ݒ‬ଶ . ‫ܣ‬
2
Y enlos momentos, se definen como:
‫ܯ‬
‫ܥ‬ெ ൌ
1
. ߩ. ‫ ݒ‬ଶ . ‫ܣ‬. ݈
2
Siendo:
•

F una fuerza (arrastre, lateral o sustentación).

•

M un momento.

•

ρ la densidad del aire.

•

v la velocidad.

•

A el área de referencia

•

l la longitud de referencia.

ܸ௥௘௟

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ARRASTRE

La naturaleza de la fuerza de arrastre aerodinámico es más fácil de
entender si se la descompone en sus cincocomponentes:

•
•
•
•
•

Arrastre por forma
Arrastre por fricción
Arrastre inducido
Arrastre por interferencia
Arrastre interno

ARRASTRE INDUCIDO
Como consecuencia de las restricciones impuestas por el espacio
necesario para los pasajeros y los requerimientos del diseño mecánico,
los vehículos poseen un contorno que, la mayoría de las veces, genera
una fuerza con una componente vertical. Esasustentación, ya sea
positiva (hacia arriba) o negativa, induce cambios en el carácter del
flujo que, a su vez, crea una fuerza de arrastre inducido.

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ARRASTRE

ARRASTRE POR FORMA
Es el más significativo de los componentes de la resistencia
aerodinámica en los vehículos terrestres. También es el más
relacionado con la forma externa del vehículos.
Mientras el vehículo avanza, el movimiento delaire a su
alrededor genera presiones que varían en toda la superficie
del vehículo.
Si se toma un pequeño elemento de la superficie
entonces la fuerza actuante sobre el eje
longitudinal del auto, el arrastre, depende de la
magnitud de la presión, el área del elemento sobre
el que actúa y la inclinación de ese elemento de
superficie.
Por esto es posible que, dos diseños distintos, con
similar áreafrontal, tengan arrastres por forma muy
distintos.

Arrastre por
forma
Fuerza debido a
la presión
estática
Arrastre por
fricción

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ARRASTRE

ARRASTRE POR FRICCIÓN
(o arrastre de superficie)
Mientras el aire fluye por sobre la superficie del vehículo se generan
fuerzas de fricción.
Si la viscosidad del aire es considerada casi constante, las fuerzas de
fricción en cualquier punto de...