La aerodinámica de tu coche, explicada: resistencia al avance, potencia y consumo | Diariomotor

Os contamos todo lo que hay que saber sobre aerodinámica del automóvil.
Primera parte explicaremos la resistencia aerodinámica. En la segunda parte hablaremos de la potencia necesaria para circular a una determinada velocidad, a partir de un ejemplo real calculado sobre un Bugatti Chiron a 420 km/h.
1. QUÉ ES LA RESISTENCIA AERODINÁMICA
Es la fuerza opuesta al movimiento que sufre un cuerpo al atravesar el aire.
La resistencia aerodinámica proviene de 4 fuentes diferentes.
2. FUENTES DE RESISTENCIA
a. Forma
b. Fricción superficial
c. Inducida
d. Interferencia
En realidad, estas 4 fuentes de resistencia las vamos a tratar juntas y sumadas en una única fórmula muy sencilla que las incluye a todas a la vez.
3. COMPONENTES DE LA FÓRMULA
Para entender la fórmula, vamos a dividirla en dos bloques:
Van apareciendo los componentes a mi derecha según los voy nombrando
a. ½ ∂ v2 = Presión dinámica N/m2 (Pa)
La presión dinámica del aire es la fuerza que ejerce el aire en movimiento por unidad de superficie. b. SF = Superficie frontal – Introduce en la fórmula el tamaño real del coche. La superficie frontal define cuánto aire tenemos que apartar para avanzar.
c. Cx – Coeficiente de resistencia aerodinámica, también conocido como Cx
Cualquier cosa que se mueva a través del aire generando menos resistencia por unidad de superficie que una plancha cuadrada tendrá un coeficiente menor que uno, y viceversa.
Por ejemplo, un coche con un Cx de 0,30 ofrece una resistencia al aire de un 30% con respecto a una plancha cuadrada con su misma superficie frontal.
4. ¿DE QUÉ DEPENDE EL COEFICIENTE DE RESISTENCIA?
Para entender el coeficiente de resistencia vamos dividir la forma de un coche en tres bloques:
a. El frontal, es menos importante de lo que podría parecer a simple vista.
b. La parte trasera, es mucho más importante de lo que la gente cree, y suele ser el factor más sensible de todo el coche.
c. El aire que pasa por debajo y a través del coche, incluyendo la refrigeración y los pasos de rueda. Cuanto menos, mejor.
Para entender la esencia de todo esto, necesitamos ver dos conceptos muy importantes en aerodinámica: el flujo de aire laminar y el flujo de aire turbulento.
Cuando el aire choca contra el coche a una cierta velocidad, la piel del coche atrapa primera capa de aire que toca su carrocería.
Se dibuja en línea muy fina el borde del coche por la parte superior, la silueta.
Esta capa límite de espesor prácticamente cero adquiere la misma velocidad que el coche y lo acompaña en su movimiento.
Si nos alejamos un poco más del coche, nos encontraremos diferentes capas o láminas de aire que rodean el coche a velocidades cada vez mayores, según se van alejando del vehículo.
Finalmente, llega un punto en el que el aire está tan lejos que ya no se ve afectado por el coche en absoluto ni desvía su trayectoria.
El flujo laminar es aquel en el que esas láminas de aire a diferentes velocidades fluyen suavemente alrededor del coche sin mezclarse entre sí. Si mantenemos un flujo laminar, tendremos la menor resistencia aerodinámica posible.
El flujo turbulento es aquel en el que esas láminas de aire se ven obligadas a hacer cambios de dirección bruscos y se acaban mezclando entre sí, formando turbulencias. Esa energía proviene del movimiento del coche y, por tanto, lo frena.
Por eso un frontal redondeado y una trasera que baja y se estrecha de forma gradual favorecen un flujo laminar, de menor resistencia,
mientras que las formas cuadradas con aristas vivas, mucha altura al suelo y grandes pasos de rueda obligan al aire a hacer giros bruscos creando turbulencias y ofrecen mayor resistencia al avance.
6. RESISTENCIA AERODINÁMICA, VELOCIDAD Y POTENCIA
Ya hemos visto cómo funciona y de qué depende la resistencia aerodinámica, pero vamos a ver ahora algo que todavía me parece más interesante: ¿cuánta potencia hace falta para vencer la resistencia aerodinámica?
7. Potencia necesaria = R v = ½ ∂ v3 Sf Cx
La potencia necesaria para vencer al aire es igual a la resistencia aerodinámica multiplicada otra vez por la velocidad. Depende, por tanto, de la velocidad al cubo.
8. EJEMPLO: BUGATTI CHIRON
Un Bugatti Chiron a 420 km/h necesita 990 CV de potencia sólo para atravesar el aire
9. CONCLUSIONES
a. La resistencia aerodinámica de un coche depende de su superficie frontal, de su coeficiente de resistencia y del cuadrado de la velocidad.
b. La potencia necesaria para atravesar el aire, que estaría directamente relacionada con el consumo, depende del cubo de la velocidad.
Esta es la razón de que tu coche consuma mucho más a 120 km/h que a 100 km/h: aunque el incremento de velocidad es de tan solo un 20%, estás incrementando la resistencia aerodinámica en un 44% y la potencia necesaria en un 73%.

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