La aerodinámica en los autos: ¿qué es, cómo funciona, cómo se mide y cuál es su importancia

Sí de por sí, la aerodinámica ha tomado un papel fundamental en los automóviles, con la llegada de la movilidad eléctrica ha tenido un mayor impulso.

Por una parte, la eficiencia energética ha cobrado más importancia que nunca y la resistencia al aire es uno de sus factores determinantes. Por otro lado, la refrigeración en un vehículo eléctrico, que es muy distinta a la que necesitan los equipados con motores de combustión, requiere un diseño específico.

El freno del aire

Debido a que mayor aerodinámica es menor la resistencia al viento, este elemento desempeña un papel decisivo en el consumo de combustible, sobre todo a velocidades altas. De acuerdo con la física, la resistencia aerodinámica de un vehículo viene determinada por el producto de su área frontal y su valor Cx. Este último indica la resistencia de un cuerpo, influenciada por la forma que tenga: cuanto más pequeño es ese valor, menos resistencia al avance.

Por ejemplo, la llamada “forma de lágrima”, redondeada por delante y como un cono alargado por detrás, tiene un valor Cx de apenas 0.05. Sin embargo, esa forma sería ineficiente por su relación entre volumen y espacio interior, pues resultaría imposible distribuir adecuadamente el espacio para los pasajeros, el sistema de propulsión y la carga útil.

En la autonomía de los autos eléctricos, la resistencia aerodinámica causa entre el 30 y el 40 por ciento del consumo, frente a menos del 10 por ciento en un vehículo con motor de gasolina o diésel.

Ante ello, los intentos de reducir la resistencia al avance son casi tan antiguos como el automóvil, aunque al principio estaban dedicados a autos de carreras y de récord. Muchos de estos últimos eran eléctricos, como los de Jeantaud, el Jamais Contente (primer auto que superó 100 km/h, en 1899) o los Baker Electric Torpedo.

Al final de la década de 1920 y, sobre todo, durante la de 1930, la aerodinámica fue materia de estudio para ingenieros del automóvil. En muchos casos, habían trabajado anteriormente para la industria aeronáutica, en el diseño de aviones y dirigibles. Sin embargo, no fue hasta la Crisis del Petróleo de 1973 cuando se empezó a prestar más atención a la resistencia aerodinámica en los autos de producción masiva, un trabajo que comenzó a dar fruto a gran escala en la década de 1980.

Ampliar

En 1982, el Audi 100 se consideraba el sedán más aerodinámico del mundo, con un coeficiente Cx de 0.30. Era un valor extremadamente bajo para la época y, sin embargo, había margen de mejora. Casi veinte años después, el Audi A2 bajaba esa cifra a 0.25, algo notable en un auto de sus proporciones.

El impulso de la electromovilidad

Actualmente, con los autos eléctricos están abriendo un capítulo nuevo en el tema de la aerodinámica, esto debido a que se busca la máxima eficiencia posible. En consecuencia, los fabricantes están poniendo mucho énfasis en optimizar la resistencia al viento.

Gran parte de tener una mejor aerodinámica en los autos eléctricos se debe a la tecnología de propulsión, que es sumamente diferente a la de un vehículo de combustión interna, esto debido a que tienen un sistema de escape con una superficie irregular que genera turbulencias y aumenta la resistencia al avance.

En cambio en los autos eléctricos, la batería se encuentra entre los ejes delantero y trasero y su parte inferior es completamente plana, lo que favorece una buena aerodinámica. Otra ventaja es que los motores generan menos calor, lo que significa que hay que disipar menos energía. Como resultado, se necesita menos o incluso ningún flujo de aire a través del compartimento del motor, lo que supone una reducción añadida de la resistencia.

Aerodinámica activa

En ciertos autos, las entradas de aire inferiores laterales en la parte frontal tienen elementos móviles para dirigir el aire hacia dos radiadores. Al mismo tiempo, regulan el flujo de entrada a los frenos según las necesidades, a través de un canal específico. Por su parte, el control central que conecta todos los sistemas del chasis, registra la carga térmica de los discos de freno y, en caso necesario, les aplica una refrigeración intensiva.

Otras soluciones son las tomas de aire cerradas, desciende la resistencia aerodinámica. Abiertas aumenta la refrigeración y el rendimiento de los frenos. Estos elementos móviles actúan siempre según las necesidades, teniendo en cuenta las condiciones de circulación, la velocidad y la refrigeración que hace falta.

Así, los elementos de aerodinámica activa podrían desempeñar un papel aún más importante en el futuro y cambiar significativamente el aspecto de los vehículos durante la marcha. De esta forma, la parte trasera podría, por ejemplo, volverse más angulosa a velocidades altas para formar bordes de separación más afilados. Junto a ello, los nuevos materiales con memoria de forma podrían servir de base para ello. Cambian su geometría según la temperatura o el voltaje aplicado.

Simulaciones

Con el objetivo de lograr una aerodinámica perfecta, los ingenieros y diseñadores evalúan en qué medida sus ideas afectan a la aerodinámica de los nuevos vehículos en el túnel de viento y mediante simulaciones CFD (mecánica de fluidos computacional).

Hoy en día, sin embargo, las simulaciones por computadora siguen encontrando limitaciones. Por ejemplo, actualmente solo es posible calcular de forma limitada el efecto de la rotación de los neumáticos. Tampoco es posible simular con suficiente precisión su deformación bajo el peso del vehículo. En el futuro, esto será posible, al igual que la optimización asistida por ordenador de la geometría del vehículo, y se espera que la inteligencia artificial (IA) contribuya a procesos más eficientes.