Aerodinámica en Vehículos con carrocería

El concepto de aerodinámica en vehículos con carrocería está presente desde el momento en que el desempeño de estos comenzó a ser importante ya que de la calidad aerodinámica de un vehículo dependen cuestiones como las prestaciones, la estabilidad, la adherencia al suelo y el consumo de combustible, entre otras. Quizá donde es más notable el desarrollo de este tema es en la industria automotriz, ya que son estos vehículos los de mayor envergadura, por lo tanto los que a más fuerza de arrastre están expuestos (obviamente sin tomar en cuenta la industria aeronáutica, donde la aerodinámica cumple otras funciones). La fuerza de arrastre está directamente relacionada con la geometría de la carrocería de un vehículo y con la velocidad a la que este se desplaza. Experimentalmente con túneles de viento y mediante programas de simulación computacional se ha llegado a una medida estándar Cx llamada coeficiente de arrastre dada por la siguiente relación:

Este coeficiente es muy útil ya que de él se hacen depender todas las otras variables, siendo la de mayor utilidad la geometría del vehículo, que es la más difícil de medir. La expresión que aparece en el denominador de la fórmula anterior se conoce como el producto de la presión dinámica por una superficie de referencia.
Cx es un número adimensional que únicamente nos entrega el grado de eficiencia del perfil. Para comparar un vehículo a otro es necesario multiplicar Cx por S, para conocer su eficacia aerodinámica. Mientras más pequeño es este producto, mejor desempeño aerodinámico tiene el móvil.

Mediante experimentación y simulación se han llegado a varias conclusiones importantes que reducen el coeficiente de arrastre de un vehículo. Estas conclusiones se pueden resumir en que la forma ideal que tiene que tener una carrocería para disminuir la fuerza de arrastre es la de una gota de agua, con la parte mayor adelante. Obviamente hay que llegar a un equilibrio entre lo técnico y lo funcional. Es por esto que no vemos autos con forma de gota en las calles, pero las carrocerías de automóviles diseñados para alcanzar altas velocidades si tienen formas que se le asemejan.

En la práctica existen normas de diseño importantes como que los parabrisas (o en su defecto el área frontal) redondeados, convexos e inclinados (con un límite práctico en los 60º) reducen el coeficiente de arrastre. Además se encontró que cuando un vehículo se desplaza chocando con el aire, en la sección trasera se produce un efecto de vacío que se traduce en una succión que se opone al movimiento del móvil. Para evitar este efecto se trata de enangostar los costados de la carrocería e inclinar el vidrio trasero y el portamaletas para que el aire alcance un flujo más laminar y sin turbulencias. Para autos que alcanzan mayores velocidades la colocación de alerones que ayuden a normalizar el flujo de aire son muy eficaces, pero no así si viaja a velocidades menores.

Las conclusiones a las que se ha llegado en el desarrollo aerodinámico de motocicletas son las mismas que en la industria automotriz. Perfiles redondeados y sin cambios bruscos de sección son los que mejor desempeño tienen.
Uno de los principales avances en el desarrollo de motocicletas es el cambio en la posición de manejo del piloto, ya que era éste el que contribuía con gran parte de la superficie frontal del conjunto cuando iba sentado derecho verticalmente. En las motocicletas de altas prestaciones el piloto va recostado hacia delante, con la cabeza muy baja siendo el casco casi su única superficie expuesta. Además se han desarrollado carenas que desvían el aire hacia los lados y arriba del piloto, para reducir la fuerza de arrastre y para que esta no se aplique sobre el piloto. La cola de estas motos también se modifica, alargándola para que continúe con la línea de la espalda del piloto y evitar el efecto de succión.

El desarrollo aerodinámico en motos es muy aplicable al de las bicicletas, pero tomando en cuenta que la velocidad a la que circulan estas últimas es mucho menor. Hacer todos los perfiles de los tubos y componentes que están expuestos al choque directo con el aire más alargados contribuye a su desempeño aerodinámico, pero puesto que es el ciclista es quién contribuye con la mayor superficie frontal del conjunto, es sobre este que conviene trabajar para lograr mayores mejoras. Ya existe desarrollo en este tema, en especial sobre cascos alargados sobre la espalda. Es en dispositivos como estos en los que pretendemos trabajar, pero para otras áreas del ciclista.