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En busca de diseños más eficientes

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Cómo medir la resistencia aerodinámica

Por más que en estos tiempos tengamos la impresión que los fabricantes están más interesados por desarrollar carros menos contaminantes que por diseñar carros más aerodinámicos, lo cierto es que este último aspecto es de los más importantes en la búsqueda de mayor eficiencia en los nuevos modelos. 

Desde los años 30, la forma de los carros no es únicamente producto del antojo creativo de sus diseñadores. Los modelos son minuciosamente diseñados siguiendo las indicaciones de ingenieros, que pretenden incorporar formas que ayuden a los carros a ser más eficientes; es decir, que tengan mejores prestaciones con un menor consumo de energía.

¿Qué es la aerodinámica en los automóviles?

Es el estudio del comportamiento que tiene el flujo de aire alrededor de un automóvil en movimiento. Además del diseño y la forma del carro, se consideran otros elementos, como la superficie de rodamiento de cada llanta y el factor de turbulencia, que es la corriente de aire que se forma detrás del vehículo mientras este avanza.

Chrysler Airflow (1934), considerado el primer automóvil desarrollado con criterio aerodinámico.

¿Para qué es útil?

Para conseguir diseños que ofrezcan menos resistencia del aire, para que puedan ir a más velocidad y consumir menos energía, para mejorar su estabilidad, para optimizar el enfriamiento del motor, para reducir el sonido del aire que impacta contra el carro y también para reducir las emisiones contaminantes.

¿Qué es la resistencia aerodinámica en los automóviles?

Es la fuerza opuesta a un carro en movimiento. Si bien esta no se ve, puede sentirse como un ligero freno que se le aplica al vehículo y que se acentúa cuando el piloto deja de acelerar. Esta resistencia influye directamente en la agilidad de movimiento, en la estabilidad y en el consumo.

¿Qué elementos se toman en cuenta para medir la resistencia aerodinámica?

  • Densidad del aire
  • Superficie del carro visto desde la parte frontal (considerando parabrisas, espejos laterales, llantas, parrilla delantera, faros, etc.)
  • La velocidad con la que se desplaza el vehículo
  • El coeficiente de resistencia aerodinámica (Cx)
Contrario a lo que muchos creíamos, el coeficiente de resistencia aerodinámica de un Fórmula 1 es más alto (menos eficiente) que el de un camión de carga.

¿Qué es el coeficiente de resistencia aerodinámica (Cx)?

Es el índice de resistencia del viento sobre un vehículo moviéndose en sentido longitudinal, considerando la superficie frontal. La “x” hace referencia al eje de la coordenada horizontal. Mientras más bajo sea el coeficiente, mayores serán las ventajas. Es decir, a menor Cx, menor consumo y mejores prestaciones.

Conozca el Cx de algunos modelos:

  • Caterham Seven (2004): 0,70
  • Hummer H2 (2003): 0,57
  • Lamborghini Countach (1974): 0,42
  • Dodge Durango (2004): 0,39
  • Toyota Hilux (2005): 0,39
  • Volkswagen Escarabajo (1998): 0,38
  • Ferrari F50 (1996): 0,37
  • Citroën DS (1955): 0,36
  • Honda Civic (2001): 0,36
  • Subaru Impreza WRX STi (2004): 0,33
  • Mazda RX-7 (1991): 0,31
  • Porsche 911 (1997): 0,30
  • Toyota Corolla (2008): 0,29
  • Mazda 3 (2014): 0,27
  • Hyundai Ionic (2016): 0,24
  • Tesla Model 3 (2017): 0,23
  • Mercedes-Benz Clase A (2018): 0,22
  • Volkswagen ARVW Concept (1980): 0,15
  • Ford Probe V Prototype (1985): 0,13

¿Cómo se mide el Cx?

Con el túnel de viento, que es un espacio cerrado con un gran rotor de unos 5 metros de diámetro y aspas que giran como un ventilador y que puede soplar aire a velocidad mayor de 300 km/h sobre un carro detenido, con sensores. Este estudio simula el movimiento del carro a la misma velocidad en que se mueve el viento, pero sin que se desplace de su sitio. Así los fabricantes evalúan sus prototipos y corrigen sus diseños, buscando mayor eficiencia.

Datos interesantes:

  • Si tenemos un carro compacto y un SUV, con el mismo peso y el mismo motor, y los probamos en la carretera, comprobaremos que el SUV por ser más alto y ocupar más superficie que haga resistencia al aire se moverá más lento y consumirá más. Esto porque tiene que desplazar más volumen de aire para pasar a través de él.
  • El coeficiente de resistencia aerodinámica (Cx) de un carro sedán promedio es desde 0,30, el de una bicicleta típica de 0,90 y el de un Fórmula 1 entre de 0,70 a 1,10 (dependiendo del circuito).
  • También existe el coeficiente Cy, que es la resistencia lateral, y el Cz, que es la fuerza vertical que mantiene al carro pegado al suelo.
  • Si bien los carros de Fórmula 1 son la obra maestra en ingeniería automotriz, tienen un coeficiente aerodinámico (Cx) alto, comparándolo con el de un carro de calle, incluso más alto que el de un camión de carga. Esto, principalmente, por tener las llantas al descubierto y por la cantidad de alerones, que aumentan la carga aerodinámica. En los carros de Fórmula 1 es más importante el coeficiente Cz, porque necesitan mantenerse pegados a la pista, principalmente en las curvas a alta velocidad. Esta fuerza vertical se conoce como downforce.