Para
mucha gente estos elementos son esenciales a la hora de planificar
la preparación de su auto…
la pregunta es ¿realmente lo son?
Aquellos que ven un auto con un gran alerón trasero y con un
importante deflector delantero, más conocido en la jerga local
como “babero” delantero muchas veces presumen de encontrarse
frente a un auto de alto rendimiento. En este informe trataremos este
tema, en parte para razonar juntos sobre si realmente estos artilugios
benefician o no el rendimiento, o si por el contrario solo son un
mero adorno, no más funcional que un techo de vinilo y que
en determinadas situaciones pueden llegar a empeorar el desempeño
de nuestro auto. |
| Los
alerones o “spoilers” vienen en distintas configuraciones
y tamaños e incluso muchas veces ya vienen montados de
serie en determinados modelos. La ciencia de la aerodinámica
es un arte que tiene tanto de ciencia como de arte oscuro, y
los problemas que surgen cuando forzamos al aire a pasar alrededor
de un objeto no son fáciles de resolver. Cuando un auto
entra en movimiento, digamos a velocidades de ruta, crea una
obstrucción en movimiento para la atmósfera. Las
moléculas del aire que estaban estacionarias se tienen
que mover hacia arriba, hacia abajo o hacia un lado para formar
el flujo de aire que rodea al auto a medida que este avanza.
Este aire tiende a ser atrapado por debajo del piso, debido
en parte a las protuberancias que provocan los órganos
mecánicos. De esta manera podemos explicar como por ejemplo
un auto puede levantar una hoja de papel del piso y que esta
quede pegada por debajo del piso durante el viaje. El rozamiento
que produce todo este aire requiere mucha energía e involucra
a una buena parte del total |
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| del
coeficiente aerodinámico total de rozamiento del auto.
Este flujo de aire que circula por debajo crea una presión
ascendente en la nariz de este y esto es especialmente valido
en los autos de motor delantero. Esta presión ascendente
resulta en que tendremos una fuerza menor presionando los neumáticos
contra el piso, por lo que dispondremos de menos adherencia
o grip, con la consecuencia resultante de disponer de una menor
capacidad de giro y estabilidad. |
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Una
manera de atacar estos problemas de rozamiento y levante aerodinámico
frontal es la de aliviar la presión al levantar el sector
trasero del capo motor, algo muy visto en los autos de Super
Turismo y que después fue “copiado” en muchas
preparaciones callejeras locales. Otra manera es la de colocar
paneles planos en el piso del auto que crean una superficie
lo más suave y sin imperfecciones que sea posible. De
esta manera se reduce notoriamente la cantidad de aire que es
atrapada y presurizada por debajo del auto. Hoy por hoy solo
algunos autos deportivos exóticos, de muy alto precio
y equipados con motores centrales o traseros, utilizan este
tipo de paneles para lograr un “piso plano”, en
parte por el alto costo que involucra la colocación y
adaptación de estos artilugios. Autos como las Ferrari
355, 360 Modena y su sucesora, la F430 son |
| buenos
ejemplos de ello. Por lejos, una solución más
común y sencilla, es la adopción de un deflector
o babero delantero, el cual no es más que una pieza o
panel que se extiende bajo la línea del paragolpes delantero
y que produce que el aire se desvié hacia una abertura
para refrigeración en el frontal, o que pase por los
lados y por encima de la carrocería. |
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En
el sector trasero del auto el objetivo es mantener un flujo
suave sobre la carrocería, de tal manera que el agujero
que practica el auto a traves del aire se cierre de la mejor
manera posible. El flujo de aire que sigue de cerca los contornos
del auto es llamado “adjunto” o “laminar”.
La forma a la que mejor se adapta el flujo laminar es la de
“gota de agua”; o sea una configuración que
se asemeja a una gota de agua cayendo a traves del aire (redonda
en su extremo). Autos como el súper eficiente producto
eléctrico de GM, el EV1, se aproximo bastante a esta
forma aunque hay otras más convencionales que también
pueden mantener el flujo laminar.
Una pieza esencial para mantener el flujo laminar es la luneta
trasera, que posee una inclinación aproximada o menor
a 25º. Muchos autos son diseñados con esto en mente,
tal es el caso de los Toyota Supra o el Nissan 200/240 SX, pero
hay cientos de ejemplos.
Pero mantener el aire pegado al contorno del auto puede ofrecer
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| varios
retos. Por ejemplo cuando observamos lateralmente a un auto
de estilo “Hacht Back”, o sea con su parte superior
de línea fluida y curva, pero con su piso recto, podemos
adivinar o compararla con el perfil de un ala de avión.
Cuando el aire fluye a traves de una superficie como esta tenemos
que en la parte superior este aire tendrá una velocidad
mayor que el que circula por debajo. Este fenómeno produce
un levante aerodinámico y es llamado como “principio
de Bernoulli”, cuyo enunciado indica que hay una caída
en la presión del flujo que es acelerado. |
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La
presión sobre el techo del auto puede ser menor en tan
solo una fracción de 1 psi con respecto a la del piso,
pero esa diferencia actúa sobre una gran superficie.
La diferencia de presión también es proporcional
a la velocidad desarrollada, de tal manera que algunos autos
que alcanzan 160 Km. /h ya generan cientos de kilos de levante
aerodinámico. El levante originado de esta manera actúa
mayormente en el sector trasero del auto y tiene un efecto tan
desestabilizante como el ocasionado por el levante de la trompa.
Los autos con un vidrio trasero vertical, o al menos más
vertical, tal y como pueden ser los sedanes más formales
o las camionetas o minivans, no sufren de estos problemas de
levante en virtud de que el aire se dispersa al azar. Esto recibe
el nombre de turbulencia, y a pesar de que es un factor limitante
del levante aerodinámico, es un contribuyente mayor para
el arrastre o coeficiente de penetración. El terreno
medio entre estas dos condiciones lo brindaría una luneta
con una inclinación |
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entre 25º y 28º, aunque tampoco seria una solución.
Con esta inclinación el aire no puede decidir que hacer,
si permanecer junto a la carrocería o si por el contrario
se vuelve turbulento, por tanto hace las dos cosas en forma
impredecible. Los técnicos en aerodinámica se
refieren a este ángulo de la misma manera en que lo pueden
hacer a un parabrisas recto y plano. |
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| Los
alerones y spoilers traseros fueron inventados para tratar estas
características del flujo y el levante. Los alerones
pueden venir en varios tamaños y formas, pero todos comparten
una característica común, la de tener una superficie
horizontal más o menos estrecha y que se mantiene bien
separada de la carrocería, por lo que se rodea de aire
limpio de turbulencia. Es conveniente la aclaración de
que aquellos alerones que están montados cerca de la
carrocería solo tienen una función cosmética,
muchas veces no funcionan o sirven como un spoiler, elemento
este que será discutido más adelante. Los alerones
crean un efecto de empuje descendente, conocido como “downforce”,
que es opuesto al levante. Una manera de crear más “downforce”
es la de utilizar un alerón con forma de ala de avión
invertida. De esta manera el flujo de aire que pasa por debajo
del alerón tendrá una mayor velocidad que el aire
que |
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pasa
por encima, creando así una fuerza de empuje que literalmente
“pegue” la cola del auto al piso. Al dar inclinación
a esta ala invertida lograremos un resultado mayor con la contra
de aumentar el rozamiento con respecto a la posición
más plana. De todas maneras esto permite regular el monto
de empuje negativo.
La diferencia entre un alerón y un spoiler se refiere
a que este último actúa solo como un deflector
del aire en el sector trasero, alejando el aire lejos del auto,
antes de que este produzca el levante aerodinámico de
la parte trasera. Un spoiler del tipo que vemos en las fotos
puede utilizarse también para generar downforce, pero
su uso más común es el referido a prolongar la
carrocería artificialmente para así reducir el
levante y el rozamiento. Esto es especialmente útil en
un auto del tipo “hacht” (Gol, Golf, Kadett, A3,
Serie 3 Compact, etc.) ya que al lanzar el aire lejos de la
cola del auto logramos aliviar la presión generada en
el piso y la turbulencia del sector trasero es menor así
como el rozamiento total y el levante. |
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Los
fabricantes de automóviles han trabajado muy duro desde
la década del 30 en la reducción del coeficiente
de rozamiento (más conocido como Cx), aunque no seria
hasta la década del 60 en que los autos de producción
o competición alcanzaran la barrera de los 330 Km. /h,
velocidades que ya marcan un verdadero problema en cuanto a
la gran fuerza de levante ocasionada. El piloto Richie Ginther
de la escudería Ferrari es recordado por haber sido el
inventor del alerón trasero, pensado para agregar downforce
a su F1 de 1961, logrando así que luego las Ferrari de
competición adoptaran discretos elementos muy similares.
Uno de los primeros autos en usar un deflector delantero fue
el bellísimo Ford GT-40 ya que los primeros prototipos
eran casi inmanejables cuando se acercaban a los 320 Km. /h.
Luego de la adopción del deflector delantero la fuerza
ejercida sobre el parche de contacto de las cubiertas delanteras
casi se duplico a máxima velocidad, pasando de 310 |
a
604 libras. Los primeros autos de producción en adoptar
un alerón trasero ajustable fueron los hermanos Dodge
Charger Daytona y Plymounth Superbird de 1969-70, en combinación
con una nariz especial que incluía un deflector estos
autos mejoraban su marca en 5 millas por hora sobre el circuito
de Daytona, ello solo gracias al incremento en su downforce.
Sin dudas Porsche es la marca responsable, mucho más
que cualquier otra, en lograr que los alerones y deflectores
se convirtieran en elementos de moda. |
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En
1975 el Porsche 911 Turbo recibía un deflector delantero
integrado y el famoso alerón tipo “cola de ballena”
o “whale tail” que lo harían legendario,
una herencia directa de los desarrollos de competición
y de otro auto maravilloso como lo fue el 911 2.7 Carrera RS,
también llamado “cola de pato” o “duck
tail”. Este alerón ayudo a neutralizar la tendencia
bestial de este modelo a sacar la cola cuando se cortaba el
gas en plena curva, mejorando sus hasta entonces delicadas características
de manejo en un 90%. A finales de los años 70 cualquier
auto que tuviera pretensiones deportivas tenía que poseer
algún tipo de deflector delantero, spoiler o alerón.
Hoy por hoy estos elementos los podemos ver en autos como el
Dodge Viper, Acura NSX, Ferrari Enzo, o sea en esos súper
autos donde se suponen que deben estar. Claro esta que también
los encontramos en autos que no superan por mucho los 180 Km.
/h de velocidad final, lo cual eleva este informe a |
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| tratar
un punto muy importante: los apéndices aerodinámicos
no sirven para mucho si no se van a desarrollar muy altas velocidades.
El rozamiento aerodinámico recién sobrepasa al
rozamiento de las cubiertas a partir de los 80 o 90 Km. / h,
teniendo que superar los 160 Km. /h para que los spoilers o
alerones tengan un efecto apreciable tanto sobre el levante
o como sobre la downforce. Esto es por causa de que las fuerzas
aerodinámicas varían con el cuadrado de la velocidad
del auto. Si duplicamos la velocidad del auto, digamos de 80
a 160 Km. /h, este tendrá que enfrentar un aumento en
las fuerzas de levante y rozamiento que se multiplicaran por
cuatro. |
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Prácticamente
cualquier auto se beneficia por la adopción de un deflector
delantero, en algunos casos con una reducción de su Cx
de entre un 5 a un 10%. Este elemento ayuda además a
la refrigeración del motor y puede ser un lugar útil
para montar luces auxiliares para niebla. Los fabricantes de
automóviles no niegan que la mayoría de estos
accesorios son solo supuestas ayudas aerodinámicas y
que en la mayoría de los casos solo sirven para mejorar
la apariencia dando un aire más “deportivo”.
Estas pretensiones deportivas tratan de volverse efectivas al
desarrollar estos ítems de manera tal que además
de estéticos sean funcionales, un apartado que ha encontrado
un éxito que varía según las características
del modelo. En algunos casos los fabricantes preferirían
no instalar un spoiler o un alerón, elementos estos que
algunas veces pueden hasta llegar a disminuir las performances
de velocidad y consumo, pero la demanda es tal que se ven poco
menos que obligados a adaptarlos. Claro esta que esta situación
no se da en todos los |
casos
ya que en algunos modelos la adopción de un espoiler
trasero beneficia el coeficiente de penetración, por
que disminuye la turbulencia que se genera detrás del
auto y por tanto ayuda a disminuir el consumo de combustible
y hasta puede sumar 1 o 2 Km. /h de velocidad final.
Más allá de estos hechos hay una realidad que
esta clara, los consumidores que quieran tener espoilers o alerones
los obtendrán de cualquier forma y puede importar muy
poco si son o no funcionales, ya que en general la principal
motivación es puramente estética.
No te pierdas la continuación de este informe en la edición
de Enero 2005 de PowerZone. |
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