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Diez automóviles que supusieron un paso adelante en eficiencia aerodinámica |
La evolución del automóvil a lo largo de su historia ha estado marcado por la aparición de diseños que supusieron un paso adelante en eficiencia aerodinámica. Los ingenieros de diseño y aerodinámica han estado buscando la máxima eficacia en el avance del vehículo a través del aire, muchos han sido los prototipos
experimentales realizados para ensayar diferentes diseños de mejora aerodinámica y finalmente algunos de ellos han dado paso a modelos de producción en serie para la venta al
público. En este breve reportaje hemos querido recoger a diez modelos que han supuesto un hito importante de mejora aerodinámica respeto a sus cohetaneos en el momento de su salida al mercado, no están todos ya que sería un trabajo interminable, pero se ha hecho una selección entre los más representativos de la historia reciente, los cuales se muestran ordenados por coeficiente aerodinámico (Cx). El Mercedes-Benz 190 (W201) contaba con buena aerodinamica en una carrocería diseñada por Bruno Sacco
La resistencia aerodinámica de un vehículo viene determinado casi totalmente por el SCx, que consiste en la multiplicación de dos factores, el factor de forma Cx y la superficie frontal S (m²). Siendo por tanto el coeficiente Cx la expresión de la
resistencia
que ofrece un cuerpo a moverse dentro de un fluido por razón de su
forma. Al
multiplicar el coeficiente de penetración Cx (tomado como número
adimensional),
por la superficie frontal expresada en m², queda un valor de resistencia
aerodinámica SCx, expresado en también m². Este valor es el que
determina la resistencia aerodinámica de un vehículo en movimiento.
El BMW 850i contaba con una preciosa carrocería con perfil en cuña y faros escamoteables en el frontal.
1-
Volkswagen XL1 (0,19 Cx), 2014
El
XL1 es un vehículo con una aerodinámica avanzadísima, de hecho ha sido diseñado
con el objetivo de ser el vehículo producido en serie con el record en
coeficiente aerodinámico y consumo de combustible, aunque para ello tenga que
sacrificar otros aspectos como son la funcionalidad. Se trata de un vehículo
híbrido de dos plazas, con un consumo homologado de 0.9 l/100 km. Posee una
autonomía eléctrica de 50 km
y una autonomía total de 499 km.
Tiene un motor diésel TDI de dos cilindros de 830 cc, un motor eléctrico de 20
kW y una batería de iones de litio de 5,5 kWh. La velocidad máxima limitada
eletrónicamente es de 160 km/h.
De 0 a 100 km/h tarda 12,7 segundos. Largo:
3.888 mm /
ancho: 1.665 mm
/ alto: 1.153 mm.
Peso: 795 kg.
Aerodinámica:
Es un coche muy bajo. Dispone de lamas controladas eléctricamente en el sistema
de admisión de aire, en los deflectores delante y detrás de las ruedas. La
carrocería se estrecha hacia la parte trasera. Los asientos no se encuentran
alienados para reducir la anchura del coche. Así se consigue un área frontal
menor: 1,50 m2.
Las ruedas traseras están completamente cubiertas para producir un flujo de
aire uniforme y menos turbulencias. Los retrovisores exteriores están
reemplazados por pequeñas cámaras en las puertas que transmiten lo que ocurre a
unas pantallas interiores. El flujo de aire es más suave y no presenta las turbulencias
producidas por los retrovisores convencionales. Volkswagen XL1 mostrando la suavidad de sus linea aerodinámica 2-
Mercedes Benz CLA (0,22 Cx), 2013.
El
Mercedes CLA es en la actualidad uno de los coches más aerodinámicos del
mundo.
La joya de la corona es el Mercedes CLA 180 BlueEFFICIENCY Edition con
un Cx de
0,22 y con un valor de resistencia SCx de sólo 0,49 m². Los motores del
CLA van de 122
hp a 360hp, existiendo versiones diesel y gasolina. En el exterior
destacan sus
proporciones deportivas y su diseño dinámico y contundente. El CLA mide
4.630 mm de longitud, 1.777 mm de anchura y 1.437 mm de altura.
Mercedes Benz CLA muestra una erodinámica de record, solo CX: 0,22. Aerodinámica:
La silueta destaca por contar con un techo de línea tendida descendente hacia
atrás y el contorno redondeado de la luneta trasera que otorgan al CLA un
típico carácter de coupé. Su carrocería destaca por tener gran cantidad de
superficies cóncavas y convexas como ocurría con el Concept Style Coupé. El
radiador solo se abre cuando el motor necesita enfriarse. El flujo de aire
debajo del vehículo ha sido optimizado con un laborioso artesonado de paneles
debajo de la carrocería más un revestimiento adicional en la zona media del eje
trasero con un silenciador aerodinámicamente optimizado seguido por un difusor.
Por otra parte, con ruedas especiales y alerones dentados en las ruedas se has
conseguido reducir apreciablemente el flujo de aire alrededor de los
neumáticos.
Mercedes Benz CLA mostrando los detalles aerodinámicos.
3-
Audi A2 (0,24 Cx), 2001.
El
Audi A2 es el resultado cuando un equipo de ingenieros deciden crear un
nuevo vehículo basándose en parámetros metemáticos y sin la intervención
de los estilistas y diseñadores, es decir dejando de lado el aspecto
estético del nuevo diseño. El A2 se comercializó entre los años 1999 y
2005, es decir durante 6 años, y supso un fracaso comercial. Es un
cuatro plazas con
motor delantero y tracción delantera. En menos de 4 metros Audi había
logrado
condensar cuatro plazas (opcional 5), un maletero de 390 litros. El
modelo con motor de
gasolina, 1,6 litros
de cuatro válvulas por cilindro, con inyección directa de combustible,
desarrollaba 110 CV que le permitían una velocidad de 202km/h. Las
dimensiones
exteriores son; largo: 3.825 mm
/ ancho: 1.675 mm
/ alto: 1.555 mm,
peso 1.070kg. Su carrocería y chasis están construidos en aluminio, lo
que lo
hace mucho más liviano de lo habitual. Audi A2 mostrando su perfil Kammback.
Aerodinámica:
Su diseño aerodinámico se estudió siguiendo los principios de las tesis de Kamm
(el denominado diseño Kammback), en el que la carrocería se prolonga en forma
de lágrima hasta la zaga con una ligera caída del techo que termina en una
ruptura hacia una importante caída vertical. Es el diseño que hoy en día
emplean algunos híbridos como por ejemplo el Toyota Prius.
4-
Tesla Model S (0,24 Cx), 2012.
El
Tesla Model S Tesla model S es el vehículo eléctrico más avanzado del mundo. Se
trata de un sedán eléctrico de gama alta actualmente en producción desde el año
2012. El modelo base (60 kWh) tiene una autonomía de 370 km y una aceleración de 0 a 100 km/h de 6.2 segundos. Potencia
302 hp (225 Kw). Par motor: 430 Nm de 0-5000 rpm, velocidad máxima: 190 km/h. Las dimensiones exteriores
son; largo: 4.976 mm
/ ancho: 1.963 mm
/ alto: 1.435 mm,
peso 2.108 kg. Aerodinámica:
Las formas de la carrocería son muy similares a las del Jaguar XF, pero
mientras este tiene un Cx de 0,29, el Tesla S lo rebaja hasta 0,24. La
aerodinámica ha sido estudiada hasta los últimos detalles, por ejemplo
los
tiradores de las puertas están “incrustados” para evitar perturbar el
flujo del
aire. También al carecer de un motor convencional de combustión interna
no necesita tomas de aire en el
frontal para refrigerar el radiador, lo cual mejora su penetración en el
aire. Los bajos, como es de esperar, están completamente carenados
para optimizar el flujo de aire.
5- Mercedes Clase C (0,24 Cx), 2014.
El
nuevo Mercedes Clase C, código interno W205, apareció en el año 2014 y supuso
un paso adelante en aerodinámica respecto a la versión anterior. Las formas de
la carrocería recuerdan a la de su hermano mayor el Mercedes Clase S (W222),
con un capó largo, un habitáculo en posición atrasada y los voladizos cortos
que recuerdan a las proporciones clásicas de las grandes berlinas de Mercedes. El
W205 ha sido el primero en incorporar la nueva plataforma MRA (Modular
Rear-wheel drive Architecture). El Mercedes Clase C cuenta con una preciosa linea la cual no está reñida con un buen CX de solo 0,24.
La
carrocería del Clase C de 2014 mide 4,69
metros de longitud, 1,81 m de anchura y 1,44 m de altura. La distancia entre
ejes es 2,84 metros.
El volumen del maletero es 480
litros. El peso total el vehículo disminuye en unos 100 kilogramos gracias a la
técnica de construcción ligera la carrocería de aluminio. El consumo también
disminuye hasta un 20%, conservando su nivel de prestaciones. Al mismo tiempo
disminuye la altura del centro de gravedad, lo que le confiere propiedades de
conducción sensiblemente más ágiles y deportivas. La
gama de motores es muy amplia, van desde los 156cv a los 510 cv. Por ejemplo la
versión C 180 con motor de gasolina y 156 cv alcanza una velocidad de 225 km/h fruto de su bien estudiada
aerodinámica.
Aerodinámica:
Los Mercedes destacan
tradicionalmente por ser vehículos muy estudiados aerodinámicamente,
aunque sus
proporciones sean similares a otros vehículos convencionales, sus cifras
de
penetración aerodinámica suelen ser muy buenas. En este vehículo
destacan las líneas fluidas, con ángulos y perfiles redondeados para
facilitar
el flujo laminar del aire. Diversos detalles contribuyen a optimizar el
rendimiento aerodinámico, destacan el frontal con un cuidado diseño
aerodinámico, además el
radiador solo se abre cuando el motor necesita enfriarse,
posteriormente un morro relativamente largo y a continuación un
parabrisas muy
inclinado, con los limpiaparabrisas perfectamente escondidos bajo la
tapa del
motor. Los espejos retrovisores también cuentan ahora con un diseño más
afilado. El techo empieza a descender pronto y continua con una luneta
trasera
bastante tendida, finalmente está la tapa del maletero muy corta e
incorpora
al final del mismo una ligera elevación que conforma un pequeño alerón
trasero.
6- Opel Calibra (0,26 Cx), 1989.
El
Opel Calibra es un coupé de dos puertas basado en la plataforma del Opel Vectra
(1ª generacion) y producido entre los años 1989 y 1997. El Calibra es un 2+2
plazas con motor delantero transversal, disponible con tracción delantera o a
las cuatro ruedas. Su carrocería coupé tiene un coeficiente aerodinámico de
solo 0,26 para el modelo 2.0 de 115cv. Velocidad máxima de 215 km/h. Las
dimensiones son; largo: 4.490 mm
/ ancho: 1.690 mm
/ alto: 1.320 mm. Aerodinámica:
Su hermosa carrocería era obra de Erhard Schnell. Su cuidado y bello perfil, en
el que destacaban sus originales faros elipsoidales de muy poca altura que le
permitían tener un frontal muy afilado, todas las zonas del coches etaban
optimizadas aerodinámicamente, con sus bordes suavizados, gracias a su buen diseño consiguió un CX de solo
0,26, que era entonces el más bajo del mundo para un automóvil de serie de
cuatro plazas.
El Toyota Prius es un automóvil híbrido gasolina-eléctrico del segmento C. La
potencia máxima es de 82kW, el motor de gasolina de 1.5 litros desarrolla solo 57kW,
la velocidad máxima es de 170km/h. Las dimensiones exteriores son; largo: 4.450 mm / ancho: 1.725 mm / alto: 1.490 mm, peso 1.326 kg. Aerodinámica: Lo que más llama la atención es su estilo orientado a alcanzar
un mejor rendimiento aerodinámico, prueba de ello es su bajísimo coeficiente de
penetración de solo 0,26. Sigue los principios de las tesis de Kamm (el
denominado diseño Kammback). El primer cuerpo es corto y se une a un parabrisas
muy inclinado cuya línea se integra a un techo perfilado como un cupé.
8-Alpine GTA (0,28 Cx), 1984
El AlpineGTA es un coupé 2+2 producido desde 1984
a 1991, siendo posteriormente sustituido por el Alpine
A610. Contaba con una penetrante línea aerodinámica con coeficiente aerodinámico (CX) de solo 0,28, una de las más bajas en su
momento. El motor iba situado detrás, era el conocido PRV, un motor V6 de 2.5 litros
turboalimentado procedente del Renault 25. Contaba además con inyección
electrónica y un turbo que trabajaba a 0,65 bares de presión. Todo ello hacía
que el motor desarrollara una potencia de 200 CV a 5.750 rpm y un par de 285 Nm
a 2.500 rpm. Con este motor el Alpine GTA aceleraba de 0-100 km/h en 7 segundos y su
velocidad máxima era de 250km/h. Aerodinámica:
En líneas generales destaca su forma de cuña de la carrocería, con su baja
altura configuraba una línea penetrante y muy afilada, en el frontal destacaban
los faros carenados bajo un plástico transparente, solución heredada del
anterior A310.
9-Citroën XM (0,28 Cx), 1989
El
Citroën XM es un automóvil de turismo del segmento E producido por el
fabricante francés Citroën entre 1989 y 2000. Citroën vendió 330.000 unidades
de este modelo durante los 10 años en que fue producido. El XM fue elegido en
1990 como el Coche del Año en Europa. El anguloso
pero esbelto y bien proporcionado diseño de Bertone, es el desarrollo del
diseño de Marcello Gandini para el BX. Su aspecto se inspiró en gran medida en
el Citroën SM de los años 1970, el cual tenía una estética similar, aunque más
rica en líneas rectas. Las dimensiones exteriores son; largo: 4.709 mm / ancho: 1.794 mm / alto: 1.392 mm / batalla: 2.850mm. Aerodinámica:
Contaba con una línea en cuña muy marcada, con un morro largo e
inclinado que
terminaba en un frontal muy afilado, para ello incorporaba unos faros
mucho más
bajos de lo normal, diseñados especialmente por Valeo para este modelo, y
que
permitían el diseño muy afilado de su morro. Esta característica además
de las típicas soluciones de mejora aerodinámica le daban una ventaja
importante en
el coeficiente de penetracción, lo cual permitía al XM un coeficiente CX
de solo 0,28
mientras que sus rivales como el BMW 520 tenía 0,30 y el Lancia 0,32.
10-Renault 25 TS (0,28 Cx), 1984
El
Renault 25 supuso un importante impulso del fabricante francés dentro del
segmento E, apareció en el año 1984 y se mantuvo en producción hasta 1992. El
Renault 25 fue un gran paso adelante en casi todos los aspectos del Renault
20/30, modelo al cual reemplazó. Su formato de cinco puertas fue firmado por
los diseñadores Gaston Juchet y Robert Porrón (de Citroen y famosos por el SM),
configuraban un estilo nada convencional con la ventana trasera envolvente que
era su característica más famosa) tenía por objeto dar al coche un look moderno
y fuera de lo convencional.
El
25 fue uno de los primeros coches diseñados bajo el principio de eficacia
aerodinámica, concretamente el modelo TS mantuvo brevemente el título de
"coche más aerodinámico del mundo de producción en serie" con un
coeficiente de 0,28. Todos
los modelos Renault 25 fueron de tracción delantera, con motores de cuatro
cilindros (2 litros
carburado, de inyección de 2,2
litros o 2,1
litros diésel) y de seis cilindros (2,9 litros y 2,4 litros de inyección turbo)
montados longitudinalmente por delante del eje delantero. Las prestaciones del
2.2 GTX con 123 CV eran de 205 Km/h.
Las dimensiones exteriores son; largo: 4.623 mm
/ ancho: 1772 mm/ alto: 1405 mm / batalla: 2723 mm.
Aerodinámica:
Aunque a simple vista cualquier profano en la materia no consideraría al
R25 un
vehículo especialmente aerodinámico, los resultados de las mediciones
daban
unas cifras espectaculares, esto no sería posible sin un profundo
estudio en el
túnel del viento. Para llegar a esta cifra de 0,28, que todavía hoy en
día sería
una cifra muy buena, se recurrieron a todos los trucos habituales, como
son los
cristales enrasados con la carrocería, eliminación de los vierteaguas,
faldón
delantero y discreto alerón posterior, carenado inferior de los bajos y
protecciones ante las ruedas posteriores. Resulta sorprendente que no se
recurriera a
esconder los limpiaparabrisas bajo el resalte posterior del capot del
motor,
solución que en este vehículo se desestimó y que podría ayudarle todavía
más en
la mejora de su eficiencia aerodinámica. El resultado tan bueno obtenido
por este vehículo debe tener su origen, principalmente, en la inversión
en horas de trabajo en el tunel del viento, permitiendo detectar y
posteriormente solucionar las zonas críticas, hasta conseguir una
carrocería que se aproxima a la perfección en terminos de eficacia
aerodinámica.
Los diseñadores de vehículos emplean los ensayos en el túnel de viento y el
análisis CFD (Mecánica de fluidos computacional) para conocer el comportamiento
aerodinámico de un nuevo vehículo.
Túnel de viento y CFD no son más que dos herramientas que se utilizan de forma simultánea para avanzar más rápidamente y obtener mejores resultados en el desarrollo aerodinámico. En el siguiente link pueden conocer más sobre estas técnicas: ESTUDIO DE LA AERODINÁMICA DE UN VEHÍCULO FORMACIÓN:
Para análisis CFD recomendamos el
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comportamiento aerodinámico de un vehículo. Si
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- Curso online CFD con OpenFOAM Fuentes: Wikipedia, Revistas especializadas (Motor 16, Autopista, Automovil), Información del fabricante (Mercedes Benz, Opel, Citroen, Audi, Renault y Tesla). |
Publicado el 2017-10-21 16:13:56 por Carlos Rodríguez |
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