Aerodinamica Pelotas

MEMORIAS DEL XVI CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM
22 al 24 DE SEPTIEMBRE, 2010 MONTERREY, NUEVO LEÓN, MÉXICO

AERODINÁMICA DE LAS PELOTAS DEPORTIVAS
1

Cubos Ramírez José M., 2Pérez Mota Eduardo, 2Solorio Ordaz Francisco J., 1Vicente y Rodríguez William
1

Instituto de Ingeniería, Universidad Nacional Autónoma de México,
Ciudad Universitaria, 04510 México D.F.
Teléfono: 56 23 35 00 ext.1138
2
Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional Autónoma de México,
Ciudad Universitaria, 04510 México D.F.
Teléfono: 56 22 81 03 ext. 12, Fax 56 22 81 06
jcubosr@iingen.unam.mx, mota_696@hotmail.com, fjso@servidor.unam.mx, wvicenter@iingen.unam.mx

RESUMEN.
Este artículo compara y contrasta las
características aerodinámicas de pelotas
deportivas. Su aerodinámica se discute con la
ayuda de lavisualización del flujo en un túnel
de humo, en un canal hidráulico y por medio de
simulación numérica. Se incluyen explicaciones
de los principios básicos de dinámica de fluidos,
de los regímenes de flujo alrededor de una
esfera, así como del desprendimiento laminar y
turbulento de la capa límite. Se explican los
efectos de estos mecanismos específicos en el
comportamiento y desempeño de laspelotas
deportivas, en particular, los efectos de la
rugosidad superficial y el giro en el
comportamiento de la capa límite.
ABSTRACT.
This paper compares and contrasts the
aerodynamic characteristics of a variety of sports
balls, including baseballs, golf balls, tennis balls,
cricket balls, are discussed with the help of flow
visualization using a smoke tunnel, a hydraulic
channel and numericalsimulation. Explanations
of the basic fluid dynamics principles are
included, such as flow regimes around a sphere
and laminar and turbulent boundary layers
separation. The effects of these specific
mechanisms on the behavior and performance of
sports balls are described, in particular, the
effects of surface roughness and spin on the
behavior of the boundary layers.
INTRODUCCIÓN
Es bien sabido que laaerodinámica afecta el
vuelo de una pelota deportiva. El diseño de
hoyuelos en pelotas golf, las costuras en pelotas
de beisbol y la superficie rugosa de las pelotas de
tenis, afectan al campo de flujo a su alrededor, lo
que influye en su velocidad y trayectoria

ISBN: 978-607-95309-3-8

mientras éstas viajan por el aire. El interés
principal está en el hecho de que la pelota puede
desviarse de sutrayectoria rectilínea inicial,
resultando en una curva, o algunas veces en una
trayectoria de vuelo impredecible. La desviación
lateral en el vuelo, denominada comúnmente
como “swing” o curva, es bien conocida en el
beisbol, cricket, golf y tenis [1-4].
En la mayoría de estos deportes la desviación
lateral se produce al hacer girar la pelota con
respecto a un eje perpendicular a la línea de
vuelo(Efecto Magnus) [5]. La aerodinámica de
las pelotas deportivas depende en gran medida de
la evolución y comportamiento de la capa límite
en su superficie.
La fuerza lateral, la cual hace que una pelota siga
una trayectoria curva (swing) en el aire, también
puede ser generada en ausencia del efecto
Magnus. En una entrega del cricket, la pelota es
lanzada con una ángulo en la costura con lo cual
secrea una capa límite asimétrica necesaria para
producir la curva [6].
En el beisbol hay una variación interesante por la
cual la pelota se lanza sin aplicar ningún tipo de
giro. En este caso, dependiendo de la costura u
orientación de las puntadas, se genera un campo
de flujo simétrico y algunas veces variable en el
tiempo, resultando una trayectoria de vuelo
impredecible. Casi todas las pelotasdeportivas
viajan en un rango de números de Reynolds entre
40,000 y 400,000 [2]. En algunos casos existen
pequeñas perturbaciones en la superficie de la
bola, tales como las puntadas en las pelotas de
beisbol y cricket, y el fieltro de las pelotas de
tenis, de tamaño tal que afectan la transición de
la capa límite, y con ello algunas características
aerodinámicas.
El flujo no viscoso no siempre...