En el desarrollo de todo vehículo se deben cumplir diversos requerimientos en lo que respecta a reglamentación, seguridad, medio ambiente y aerodinámica, entre muchos otros.

Armadoras, gobiernos e instituciones de investigación de renombre internacional, destinan importantes recursos y horas hombre a estudiar la mejor manera de enfrentar la resistencia al aire y con ello mejorar el desempeño de las unidades. Lograr un equilibrio entre lo estético y lo técnico es quizás el mayor desafío que enfrentan los diseñadores de automotores.

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Minimizar la resistencia, el objetivo

Por cada kilómetro recorrido, un automóvil tiene que empujar 5.5 toneladas métricas de aire para continuar su camino. A 110 kilómetros por hora, cerca del 65% del combustible que utiliza un auto se destina a superar la resistencia al aire. Estos porcentajes no difieren mucho en los camiones pesados.

En los últimos años, el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore –dependiente del Departamento de Energía de los Estados Unidos– ha realizado estudios para lograr que los camiones pesados sean más aerodinámicos y así incrementar la eficiencia de combustible. Aunque dicha resistencia al aire no se puede eliminar por completo, los ingenieros estiman que podría reducirse en 25% en los próximos 20 años a partir de los resultados de sus investigaciones. Una reducción de este nivel permitiría ahorrar el equivalente al 12% del diesel que se utiliza en la actualidad.

Acciones hacia el futuro

Después de la primera crisis petrolera en la década de los setenta, las armadoras de unidades pesadas comenzaron a hacer modificaciones en la parte superior de las cabinas a fin de reducir la resistencia. No obstante, otros aspectos importantes quedaban pendientes:

  • El hueco que se forma entre la caja y la cabina
  • La baja presión de la estela que se genera en la parte trasera de la unidad
  • El hecho de que las cajas son totalmente “antiaerodinámicas”, ya que tienen que maximizar el espacio de carga. MAN ha trabajado específicamente en este aspecto en su vehículo Concept S.
  • La fricción en ambos lados del trailer es responsable del 10 o 20% de la resistencia total del vehículo.

 

Una sociedad aerodinámica

freightliner-revolution-innovation-truck-628Livermore, Sandia, Argonne National Laboratories, la Universidad del Sur de California y la NASA han trabajado en los últimos años con cuatro compañías armadoras: AB Volvo, Freightliner Limited, International Truck and Engine Corporation y PACCAR Inc. El propósito: resolver los complicados problemas físicos de la aerodinámica en las unidades pesadas y desarrollar dispositivos que se puedan instalar en los camiones o cajas para reducir esta resistencia.

Todos coinciden en que el diseño aerodinámico de los camiones pesados se basa en los estimados de desempeño derivados de las evaluaciones que se realizan en las pistas de prueba, en el túnel de viento y en la carretera. Ahora, gracias a los avances tecnológicos, los científicos pueden simular el complicado flujo de aire que se genera en estos vehículos. La clave es lograr que los simuladores recreen con precisión la compleja interacción entre las diferentes superficies por las que circula una unidad y el aire que enfrenta a su paso.

Los obstáculos

El flujo de aire por el frente de la unidad se complica por la defensa, los faros, los espejos y cualquier otro accesorio colocado en la unidad, así como por la resistencia producida en el hueco entre la caja y la cabina.

El aire también fluye a lo largo de la parte baja de la unidad y de los rines de las llantas. De manera que son muchos los aspectos a considerar, aunque quizás el más difícil de solucionar es el fenómeno que ocurre en la parte trasera de la caja, es decir, las depresiones que se producen en la estela del vehículo. Estas se traducen en un efecto de succión que frena más al vehículo que las sobrepresiones de la parte frontal.
Los avances

Las técnicas para controlar el flujo de aire y los cambios en aerodinámica que realizan los investigadores, pueden representar para la industria del autotransporte miles de millones de galones de combustible menos al año.

Al mejorar los controles de frenado y direccionales, es posible aumentar el ahorro de combustible entre 11 y 12 por ciento.

Los cambios en aerodinámica que se basan en la geometría de los vehículos y cajas, demuestran que con sólo redondear los extremos de la caja en la parte posterior e instalar otros aditamentos para que fluya mejor el aire, el consumo disminuye entre 6 o 7 por ciento.

Por último, mediante la instalación de dispositivos neumáticos que permiten que el aire pase por algunas ranuras en la parte trasera del trailer, se disminuye el consumo de combustible en un 5% extra.

Ahorrar energía es importante, reducir la resistencia en los vehículos pesados es una forma de lograrlo.

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Cerca del 80% de la resistencia proviene de la resistencia de presión y el resto de la fricción. La diferencia máxima de presión se observa en la parte trasera de la superficie del camión, donde un complejo fenómeno de flujo de aire se desarrolla.

 

Elementos del vehículo con influencia aerodinámica

  • Parachoques delantero: disminuir su altura es beneficioso. Evita que pase mucho aire por debajo de la unidad.
  • Capó delantero: contribuye a reducir coeficiente de arrastre. Desvía el viento a los laterales, reduciendo el aire que incide sobre el parabrisas.images
  • Parabrisas: abombados, redondeados suavemente y unidos a los cristales laterales. Su inclinación disminuye el coeficiente de arrastre con un límite práctico en los 60º.
  • Rines: lisos y sólo con los agujeros imprescindibles para la refrigeración de los frenos.
  • Retrovisores: verdaderos aerofrenos, con forma redondeada y la parte trasera más pequeña que la delantera, facilitan el paso del aire.

Los investigadores de la aerodinámica prevén que de seguir el nivel de consumo de combustibles como hasta ahora, la demanda mundial excederá la energía disponible para el año 2050, así que reducir el consumo es el gran reto