El coeficiente aerodinámico y otros valores 10 Abr 2023 09:54 por adrian

La aerodinámica es una parte clave en el funcionamiento y eficiencia de un vehículo, pero quizás no es algo tan sencillo de entender, ya que no somos capaces de verla a simple vista y tiene valores y coeficientes teóricos que no son sencillos de visualizar. De todas formas, seguro que habéis escuchado hablar de términos como el coeficiente aerodinámico, la fuerza de arrastre o la carga aerodinámica, ¿verdad?

Como pincelada, podemos decir que el coeficiente aerodinámico es una forma de medir cuanto de bien se adapta un vehículo al viento/aire cuando lleva cierta velocidad. Este coeficiente suele ser clave en términos de consumo y emisiones, y en definitiva, en eficiencia energética. Normalmente varía entre 0 y 1, aunque la realidad nos dice que ciertos valores no son alcanzables. Por ejemplo acercarse al valor 0 es prácticamente imposible, ya que aunque el vehículo fuese lo más parecido a una gota de agua, bajar de 0,20 es tarea poco menos que imposible. Por el contrario, el valor de coeficiente aerodinámico de 1 sería tener un metro cuadrado de metal frente al aire a cierta velocidad, y todos sabemos que si diseñamos un coche, no lo hacemos como si fuese un auténtico cubo. De ahí que las marcas trabajan en hacer el coche lo más "fluido" posible dentro del fluido que nos rodea a todos, la mezcla de gases que supone la atmósfera tal y como la conocemos. No olvidar que los valores bajos de este coeficiente equivalen a poca resistencia aerodinámica, y por el contrario los valores altos o cercanos a 1 equivalen a gran resistencia de este tipo.

La historia del automóvil siempre ha trabajado para reducir este coeficiente, con la diferencia de que en los últimos tiempos tenemos mejores herramientas y experiencia para conseguir una eficiencia dinámica sobresaliente. Conocemos a este valor como CX o CD, y no está relacionado con la superficie o tamaño del objeto que estamos evaluando frente a la mecánica de fluidos. Esto significa que 1 metro cuadrado de una pared frente a velocidad, tendrá el mismo CX que un kilómetro cuadrado, aunque en realidad habrá diferencias en el comportamiento. De ahí que existe otra forma de medir, conocida como CXs o CDs, o valor de resistencia aerodinámica relacionada con la superficie frontal. Este valor absoluto nos ayuda a medir la diferencia entre objetos de misma forma pero de diferente tamaño. Tenemos que tener en cuenta que un objeto mayor, desplaza mayor cantidad de aire, por tanto, las consecuencias de su velocidad y resistencia serán diferentes a las del objeto de igual forma pero menor tamaño. Tiene lógica, ¿verdad?

También existen otras fuerzas, como la de sustentación en los aviones que ayuda a que estos se mantengan en el aire, o la carga aerodinámica que nos ayuda a que el agarre de los neumáticos mejore en el caso de los vehículos de tierra. Ambas fuerzas pueden considerarse equivalentes, aunque de sentido contrario, y son clave en el mundo de los aviones y el de los coches. Los alerones o elementos del vehículo pueden generar cargas tanto negativas como positivas, de ahí que se debe estudiar todo el conjunto del vehículo para conocer el resultado final de cargas según velocidad. Interesante si no queremos que nuestro coche despegue, vuelque, o desgaste los neumáticos en pocos kilómetros. También es importante recordar que a mayor velocidad mayor carga, aunque la relación no es lineal, por lo que en situaciones de velocidad extrema podemos tener cargas enormes que no se dan a velocidades relativamente bajas. La localización de cada elemento en el vehículo también es clave.

No podemos olvidarnos de la palabra eficiencia, tan usada en el mundo ingenieril (y en otros muchos), que nos ayuda a entender la relación entre otras variables dándonos un valor teórico que nos enseña "cómo de bueno" es nuestro coche respecto a la resistencia al viento teniendo en cuenta sus cargas  fuerzas generadas aerodinámicamente. Suena complejo, y en realidad lo es, pero es una gran forma de comparar entre distintos vehículos y su capacidad de vencer la resistencia del aire contra ellos.

La aerodinámica es una ciencia muy interesante y que sin duda es clave en el diseño de vehículos. A tener en cuenta que el aire entra en el vehículo e interacciona con él de diferentes formas, por lo que tenemos infinidad de posibles casos de estudio incluso en el mismo vehículo con por ejemplo el aire que entra en la zona de los neumáticos, el aire que rodea a los distintos alerones, el aire que entra por debajo del vehículo, la succión que se produce en la parte trasera, e incluso como afecta el flujo turbulento del coche delantero en el nuestro dependiendo de la distancia y posición a la que estemos de él. Todo un mundo que requiere de mucho estudio, simulación y pruebas. Más que interesante:

Adrián Osés, Locos del Motor