AERODINAMICA

Wilber Francisco Bocanegra Palacio TDIAM 19 INFORME DISEÑO E INTEGRACIÓN DE AUTOMATIZMOS MECATRONICOS SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SANTIAGO DE CALI 2015 La aerodinámica La aerodinámica es la rama de la mecánica de fluidos que estudia las acciones que aparecen sobre los cuerpos sólidos cuando existe un movimiento relativo entre estos y el fluido que los baña, en nuestro caso el aire. En el diseño de cualquier vehículo la aerodinámica juega un papel cada vez más importante. Según la mayoría de los estudios realizados, el aspecto más decisivo a la hora de comprar un coche es la línea, el diseño exterior. Aunque la aerodinámica es uno de los factores que contribuye de manera fundamental a dar un aspecto más o menos atractivo al vehículo, no es ésta su única misión y hay importantes características técnicas y de seguridad de los automóviles que dependen de un eficiente diseño aerodinámico. Es importante por tanto para empezar tener en cuenta que esta área del desarrollo de un automóvil no tiene únicamente un papel decorativo sino una gran influencia en el comportamiento global del mismo. Al circular, el vehículo interacciona con el aire y esto provoca la aparición de dos tipos de flujo que condicionan los efectos aerodinámicos analizados en este artículo: flujo externo debido al paso del aire por la superficie exterior del automóvil y flujo interno debido al aire que pasa, por ejemplo, por el motor o por el habitáculo de los ocupante del coche. Aerodinámica en la Formula 1 A mediados de la década de los 70, el “efecto suelo” había sido descubierto. Los ingenieros de Lotus idearon un diseño especial de la parte inferior de la carrocería para lograr un efecto Venturi que disminuía la presión del aire debajo del monoplaza, provocando que la diferencia de presiones generase una succión que “aplasta” al vehículo contra el suelo, mejorando el agarre, y, por ende, la toma de curvas a mayor velocidad. Otra técnica que se desarrolló a través de este descubrimiento, fue el famoso Brabham BT46B, diseñado por el ingeniero Gordon Murray. Se trataba de un sistema que permitía la extracción del aire debajo del vehículo mediante un ventilador situado horizontalmente, aunque fue prohibida casi de inmediato por la FIA. El flujo externo origina tres tipos de fuerzas sobre el automóvil: fuerza de resistencia al avance, en sentido longitudinal, dificulta el movimiento del vehículo en el seno del fluido; fuerza vertical. El flujo externo tiene un importante impacto asimismo en la estabilidad del vehículo, principalmente a alta velocidad1.El diseño aerodinámico debe perseguir también conseguir un flujo externo adecuado para evitar la excesiva acumulación de la suciedad existente en el aire sobre las superficies del vehículo, lo que afecta considerablemente a la visibilidad. Por otro lado, el flujo interno también contribuye a los esfuerzos aerodinámicos que aparecen sobre el vehículo. Un vehículo necesita tener un flujo interno para refrigerar el motor y para renovar el aire del interior del habitáculo. Históricamente la aerodinámica de los automóviles se ha ido desarrollando con el objetivo de reducir la resistencia aerodinámica al avance del vehículo. En automóviles de competición, sólo desde finales de los sesenta, principios de los setenta, se aprecia un interés creciente por la componente vertical de la fuerza aerodinámica, para buscar por primera vez downforce en los vehículos (este hecho llevaría a los diseños de efecto suelo2, por ejemplo). Esta tendencia, años más tarde, irá pasando poco a poco al resto de automóviles, lo que se hace palpable en distintos elementos cotidianos en los vehículos de hoy en día como por ejemplo el spoiler trasero. Ninguna de las tres componentes de la fuerza aerodinámica total que actúa sobre un vehículo es secundaria. Si bien es cierto que hay una cierta transferencia de conocimiento entre ambos campos, hay que tener en cuenta que el problema aerodinámico es distinto en el caso de un coche y de un avión, por multitud de factores, como son la distancia al suelo, velocidad, proximidad de otros objetos en el campo fluido, etc. La aerodinámica es un factor clave en el diseño de los aviones y pierde algo de relevancia en el caso de los automóviles frente a otros elementos, como son las exigencias estéticas, el diseño de habitáculos amplios y confortables, etc. En el diseño de vehículos no se cuenta con modelos teóricos precisos que predigan las fuerzas aerodinámicas, por lo que la mayoría de los resultados y conclusiones se obtienen mediante pruebas con el propio automóvil un modelo. Alerones Estudio de los diferentes tipos de alerones; delanteros, traseros y laterales. Las dos funciones básicas de un alerón son la de reducir y optimizar la resistencia que ofrece el vehículo al aire y conseguir que la adhesión y la fuerza de apoyo del coche con el firme sea mayor. Cuanto menos brusca sea la manera en la que el coche 'corte' el aire, el rendimiento del vehículo será mejor. Si el aire se atraviesa de un modo progresivo, la resistencia disminuirá. La resistencia aerodinámica. Se denomina resistencia aerodinámica, o simplemente resistencia, al componente de la fuerza al que sufre un cuerpo moverse a través del aire en la dirección de la velocidad relativa entre el aire y el cuerpo. La resistencia es siempre de sentido opuesto a dicha velocidad, por lo que habitualmente se dice de ella que es la fuerza que se opone al avance de un cuerpo a través del aire. La aerodinámica y su respectiva resistencia aerodinámica son uno de los condicionantes a la hora de diseñar y construir un vehículo. Debido a este fenómeno podemos observar diferencias aparentes sobre un mismo modelo de vehículo, siempre en función de la velocidad, es decir, cuanto más aerodinámico es un vehículo, mejor incide en el medio. El drag El arrastre o drag es otro concepto importante de la aerodinámica, este no es más que la resistencia que actúa sobre cuerpos que se mueven a través del aire, las fuerzas de arrastre que actúan sobre un aeroplano por ejemplo tienen que ser vencidas por la fuerza de empuje que produce el motor. Bibliografía http://www.javiergutierrezchamorro.com/aerodinamica-aplicada-a-la-formula-1/2375 http://www.technicalcourses.net/portal/es/blog/blog_entrada.php?entrada_id=89 http://www.dgt.es/revista/archivo/pdf/num156-2002-dossier.pdf http://www.caranddriverthef1.com/formula1/articulos/2013/04/30/72776-analisis-tecnico-difusores-flexion-piezas-formas-sumar-carga-aerodinamica