AERODINAMICA Y EL COEFICIENTE DE ARRASTRE
TSU. Larry Gutiérrez CI: 7.573.674 Conocer y comprender el comportamiento aerodinámico de diferentes objetos es de suma importancia, ya que la interacción que se manifiesta entre el aire, u otro fluido en cuestión y Los objetos o cuerpos, genera fuerzas que se materializan en estos últimos, y eventualmente pueden producir efectos dinámicos diversos, como lo es la resistencia aerodinámica al avance que es la causa principal del consumo de combustible en distinto tipo de vehículos, o como el que se manifiesta en el vuelo de los aviones que se debe a una fuerza, denominada fuerza de sustentación, que en sucintas palabras, es la resultante de una diferencia de presión aplicada sobre un área definida, entre las superficies superior (extradós) e inferior (intradós) del ala de un aeroplano. La aerodinámica se desarrolla a partir de las ecuaciones de Navier-Stokes. Con las ecuaciones de continuidad, cantidad de movimiento y energía se pueden obtener modelos que describen el movimiento de los fluidos. Un caso particular ocurre cuando el movimiento del fluido es estacionario, es decir, las propiedades del fluido sólo cambian con la posición en el campo fluido pero no con el tiempo, y cuando además se puede despreciar la viscosidad del fluido. Con estas dos características, movimiento estacionario y no viscoso, se puede obtener una función potencial que al ser derivada se obtenga la velocidad del fluido en cada punto del campo. Una vez hayamos obtenido la velocidad del fluido, podremos hallar otras
magnitudes importantes. La aerodinámica clásica que explica cómo se genera la sustentación en los perfiles aerodinámicos se basa en movimientos potenciales. Este tipo de movimiento es ideal, ya que la viscosidad nula nunca se consigue. En la solución de un problema aerodinámico normalmente se hace necesario el cálculo de varias propiedades del fluido, como pueden ser velocidad, presión, densidad y temperatura, en función de la posición del punto estudiado y el tiempo.
El tema de la aerodinámica es relativamente nuevo, ya que se empieza a desarrollar con muchos más estudios y pruebas a partir del año 1960, por la necesidad de tener vehículos de carrera más estables y seguros ya que los carros poseían mucha potencia y tecnología a n ivel mecánico y las velocidades se hacían cada vez más altas y peligrosas. de aquí es que nace la necesidad de hacer la producción de una fuerza aerodinámica dirigida hacia abajo (sustentación negativa) que empuje el vehículo contra el suelo y lo haga mucho más seguro, estable y con un nivel competitivo más alto.
Aquí debe COLOCAR UN CONECTOR QUE INDIQUE QUE ESTA HABLANDO DE LA AERODINAMICA. Los cuerpos en la tierra están sometidos a la presión atmosférica, si un objeto se mueve por el aire se somete a distintas presiones, si se mueve más deprisa tiene menos presión. Para que un objeto vuele se debe hacer que el aire se mueva más rápido por la parte de arriba que por la de abajo del objeto, de esta forma existe una succión por la parte superior y una presión por la inferior que hace que el objeto se empuje hacia arriba.
La distinta presión que hay entre la parte de delante de un objeto y la parte de atrás es debida a que el aire se desprende del objeto sin mantener contacto con él en la parte posterior, generando remolinos allá donde hay un vacío que explica que la presión sea menor en la parte de atrás del objeto. De ahí que es más importante en la aerodinámica que el aire se deslice suavemente por la parte de atrás de un objeto sin crear turbulencias que el objeto penetre perfectamente a través del aire sin resistencia.
Bernouilli demostró que la presión de un fluido a través de una misma línea de corriente es inversamente proporcional a su velocidad. Ello quiere decir que cuanto más rápido se mueva un fluido menor es la presión que ejerce el mismo.
Aquí debe COLOCAR UN CONECTOR QUE INDIQUE QUE ESTA HABLANDO DE EL TUNEL DE VIENTO. Para saber si un vehículo es aerodinámico se simula su situación real en un túnel aerodinámico de forma cilíndrica llena de ventiladores que generan distintas corrientes de aire a distintas velocidades, en las que en vez de moverse el vehículo se mueve el aire contra el vehículo. Normalmente se le unen tiras de lana en puntos clave de la superficie del móvil, sea una maqueta de un avión, un automóvil, una bicicleta, etcétera. A veces se utiliza un humo que ha sido coloreado mezclado con el aire para poder observar las turbulencias de una forma más clara. Las turbulencias dejan patente las distintas presiones que se generan por las corrientes de aire, a veces estos datos son registrados por dispositivos electrónicos que interpreta un ordenador obteniendo tablas del perfil aerodinámico. El túnel de viento consta de un colector por el que se acelera el aire de forma progresiva
mediante potentes ventiladores, un dispositivo de telas metálicas para reducir las turbulencias del aire, una cámara de medición que propicia que el aire se genere en condiciones estables y un difusor en la salida de la cámara de medición para reducir la velocidad de salida del aire.
Aquí debe COLOCAR UN CONECTOR QUE INDIQUE QUE ESTA HABLANDO DEAERODINAMICA EN AUTOS. En otros tiempos en los que los coches no alcanzaban grandes velocidades, se trataba de que éstos pudieran penetrar bien a través del aire, para ello sus diseños eran análogos a las gotas de agua, hoy en día debido a las grandes velocidades que alcanzan, es más importante mantener el automóvil lo más pegado al suelo posible ya que a grandes velocidades el automóvil puede emprender el vuelo, para eso van provistos de alas invertidas o deflectores que hacen que el coche se pegue al suelo.
La aerodinámica en un automóvil disminuye el consumo del mismo, incrementa la velocidad, reducen el ruido y por tanto los accidentes. A una velocidad de 100 km hora, la resistencia al aire supone el 50% de resistencia al avance del automóvil. Es por lo que a partir de 1960 se estudia un poco más en profundidad el diseño aerodinámico de los coches, se ajustan los bordes entre el techo y el maletero, se alisa la superficie exterior del automóvil, se ajustan los habitáculos a las formas externas, se hacen más lisos los bajos de la carrocería, se hacen los coches más bajos, se colocan planchas de acceso en el motor, escape y bastidor, algunos coches llevan
equipos electrónicos que reducen su altura en función de la velocidad e incluso despliegan alerones también según la velocidad.
Para crear un coche más aerodinámico, se calcula la horizontalidad óptima del mismo, una bajada de la carrocería
hasta el suelo para evitar que entre aire por
debajo propiciando rozamiento continuo, se le suprimen los espejos retrovisores y se remplazan por cámaras de video posteriores, se eliminan detalles que propician entrantes o salientes en el coche como puedan ser las ventanillas traseras que se abren, techos corredizos, llantas con detalles protuberantes, etc.
Aquí debe COLOCAR UN CONECTO QUE INDIQUE QUE ESTA HABLANDO DE COEFICIENTE AERODINÁMICO Mejorar el coeficiente aerodinámico es básico, no sólo para un mejor desempeño y menor resistencia al viento, sino para la seguridad del auto. Muchas veces hemos escuchado términos como el de aerodinámica o coeficiente aerodinámico en referencia a un automóvil, pero ¿para qué nos beneficia saber que son o para qué funcionan? Entender el significado del coeficiente aerodinámico es elemental pues es en gran medida el responsable (junto con otros elementos) de la eficiencia y de la seguridad que nos ofrece un automóvil. Al igual que con otras fuerzas aerodinámicas, se utilizan coeficientes aerodinámicos que representan la efectividad de la forma en la que un cuerpo se desplaza a través del aire. Su coeficiente asociado es conocido popularmente como coeficiente de generación, coeficiente de resistencia o coeficiente aerodinámico,
siendo esta última denominación especialmente incorrecta, ya que existen varias fuerzas aerodinámicas con sus respectivos coeficientes aerodinámicos, y cada uno de ellos tiene un significado diferente. En la industria automotriz, estos coeficientes para el estudio aerodinámico se usan con una notación diferente a la utilizada en aeronáutica: como subíndices, los ejes de referencia del vehículo, X en sentido longitudinal, Y en sentido transversal (aeronáutica) y Z en sentido vertical (aeronáutica). El coeficiente de resistencia aerodinámica suele simbolizarse como CX, en vez de CD.
Aquí debe COLOCAR UN
CONECTO QUE INDIQUE QUE
ESTA
HABLANDO DE COEFICIENTES Y FUERZAS AERODINÁMICAS. Dada la complejidad de los efectos del aire sobre el vehículo y con la finalidad de facilitar su estudio, se hace depender dichas relaciones de una única variable (coeficiente) que permita, de una forma sencilla, conocer los efectos que resulten presentes. Normalmente, el valor de estos coeficientes se determina de forma experimental en un entorno controlado (túnel de viento), en el que se puede conocer la velocidad, la densidad del aire, el área de referencia (factor de forma) y el arrastre y la sustentación producida sobre un cuerpo conocido (modelo).También se pueden determinar de forma teórica, haciendo uso de ordenadores para resolver las ecuaciones de la mecánica de fluidos. Los coeficientes más importantes en este campo son el coeficiente de arrastre (Cx) y el coeficiente de sustentación (Cz), que se determinan por una simple división entre las fuerzas correspondientes, fuerza de arrastre (Fx) o
fuerza de sustentación (Fz), y el producto de la presión dinámica por una superficie de referencia. Valores todos ellos conocidos en ese entorno controlado.
En principio, la superficie de referencia puede ser cualquiera del vehículo. Los coeficientes aerodinámicos son un número adimensional, que nos permite conocer el grado de eficiencia del perfil, pero nada más.
Existe una tercera fuerza, denominada fuerza de deriva (Fy), que actúa en la dirección transversal del vehículo, influyendo sobre su estabilidad cuando hay presente viento lateral. Las notaciones X, Y, Z dependen de las coordenadas de referencia adoptadas sobre el vehículo. El hecho de que estas fuerzas aerodinámicas se encuentren aplicadas en el centro de presiones, punto imaginario que no coincide con el centro de gravedad del vehículo, hace que las mismas den lugar a unos momentos aerodinámicos, denominados giro, balanceo y cabeceo.
Aquí debe COLOCAR UN CONECTO QUE INDIQUE QUE ESTA ES LA
CONCLUSION ….. La
aerodinámica es entonces un elemento fundamental a
tener en cuenta en el diseño de un auto, si de eficiencia se habla y no simplemente de las cuestiones estéticas. Creemos que el avance del hombre en el campo del saber, como lo es la física, le permite darle múltiples utilidades en cuestiones tan rutinarias como puede ser el manejo de un auto, o el viaje en un avión, etcétera. Es decir, que en cada uno de los aspectos de nuestra vida, es casi certera la afirmación
que hallaremos en ellos la presencia de algún fenómeno o concepto relacionada con la mecánica de fluidos, hasta en el simple acto de respirar.
La aerodinámica es uno de los factores más importantes en un auto de carrera ya que le brinda al piloto un nivel muy alto de seguridad del que tenía hace 30 años y además el automóvil se vuelve eficaz y maniobrable. La aerodinámica es la ciencia del manejo de las corrientes de viento, aplicada a los autos de carrera para añadir adherencia o agarre a los mismos, con el objeto de lograr mayor velocidad REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://autobild.com.mx/reportajes/coeficiente-aerodinamico/ http://la-aerodinamica.blogspot.com/ http://html.rincondelvago.com/aerodinamica-en-los-automoviles-de-carrera.html
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Universidad Fermín Toro (2013) [Pagina web en línea], Disponible: http://saia.uft.edu.ve/psm/file.php/1906/EVALUACIONEADdorrego.pdf [Consulta:2013, Junio 18] Universidad Tecnológica Nacional (2007) [Pagina web en línea], Disponible: http://www.utn.edu.ar/aprobedutec07/docs/265.pdf [Consulta:2013, Junio 18] Universidad de Guadalajara (2013) [Pagina web en línea], Disponible: http://www.udgvirtual.udg.mx/apertura/index.php/apertura3/article/view/115/1 16 [Consulta:2013, Junio 18] Observe Larry como debió presentar las Referencias Bibliográficas
