AERODINÁMICA: LO QUE NO VES TAMBIÉN IMPORTA (I)

Que el aire es una cosa fundamental no lo habrás descubierto ayer: al margen de permitir nuestra peripecia vital, el aire nos permite cosas como ventilar la casa, librarnos del mareo asomando la cabeza por la ventanilla o secar la ropa con presteza. Sin embargo, la relación de este elemento con los coches no es tan positiva como los ejemplos anteriores  -hay alguna notable excepción-  porque para vencer su oposición gastamos mucha energía.

Cuando algo se mueve sumergido en un fluído  -léase aire, agua...-  siempre se produce una resistencia al avance. En primer lugar porque el cuerpo en cuestión tiene que apartar el fluido para atravesar el espacio que este ocupa, y en segundo porque cuando el objeto deja atrás el fluído, se produce una especie de succión que "tira para atrás" de él. Cuando hablamos de un coche, sucede exactamente lo mismo: el frontal tiene que "cortar" el aire, mientras que la parte trasera tiene que lidiar con la succión por el vacío que deja inmediatamente tras de él. Este esfuerzo de avanzar se suma a la resistencia a la rodadura, trabajo mecánico, etcétera y tiene un precio, que pagamos ahora mismo a 1,40 euros el litro, según la comunidad autónoma.

Las matemáticas de la aerodinámica

Sé que todos odiamos las mates, pero son imprescindibles para sentar la base de la cual partiremos; prometo que las tocaremos lo justo. Como encontraréis en cualquier manual de referencia, la resistencia aerodinámica viene determinada por la siguiente fórmula:

R = ½ d x v² x A x Cx

Donde "d" es la densidad del aire medida en kg/m3, "V" la velocidad, "A" la superficie frontal y "Cx" el coeficiente aerodinámico. La densidad del aire, pese a variar en función de la temperatura o la presión atmosférica, a efectos prácticos se puede considerar una constante. Cierto que siempre podemos irnos todos a ahorrar gasolina al altiplano peruano, donde la densidad del aire es menor, pero no parece lo más eficiente para quien solo busque viajar de Tordesillas a Reinosa.

La siguente variable, la velocidad, viene expresada al cuadrado en la fórmula, dándonos a entender su importancia en el resultado final. Si para hacer una comparación doblamos la velocidad  -es decir, en vez de poner en la fórmula 20 km/h ponemos 40-  la resistencia aerodinámica se está cuadruplicando. Seguro que ahora te viene a la cabeza aquel viaje que en vez de ir a 120 km/h, fuiste a 140 porque ibas con algo de prisa y el consumo medio del ordenador de a bordo se disparó. Eso es así porque a bajas velocidades, el aire no es un aspecto que importe demasiado, pero llegados a cierto punto un pequeño aumento en la velocidad requiere un aumento de energía considerable, y ya comentamos antes que en los coches, ese sobresfuerzo lo pagamos en litros a los cien. Por lo general, la velocidad más eficiente suele encontrarse en torno a los 80/90 kilómetros por hora en coches como el tuyo y el mío.

Ahí va un ejemplo curioso que seguro habréis leído ya por ahí: un Bugatti Veyron utiliza "solamente" 150 CV para circular a 200 km/h, pero para alcanzar su techo, que son 400 km/h, necesita sus 1.001 caballos de potencia. Cierto es que ahí también están incluidos todos los demás rozamientos, pero sin duda el elemento aerodinámico es el más relevante.

Volkswagen XL1: carísimo, pero eficiente

Por el lado de la eficiencia extrema tenemos ese experimento llamado Volkswagen XL1, cuyo particular  -y poco práctico-  diseño le permite manener los 100 km/h con empleando solamente 8,5 caballos gracias a sus neumáticos de bicicleta, pero sobre todo a su brillante aerodinámica.

Pasemos a la "A", esto es, la superficie frontal. Como su propio nombre indica, es el área del coche visto desde el frente, como si fuera en dos dimensiones. Lo que mide es la masa de aire que el coche deber apartar, el tamaño de su "huella" en el aire, por decirlo de alguna manera. El sentido común indica que es esta variable la que penaliza a los todo terreno, las furgonetas o lo camiones respecto a un turismo convencional. Si sacamos la mano por la ventanilla, la diferencia entre dejar el puño cerrado o abierto es notable, ¿verdad? De eso se trata.

Será todo lo feo que quieras, pero este camión es el Ferrari de la aerodinámica

Ya por último, queda el Cx o Coeficiente de resistencia aerodinámica, del que seguro has oído hablar alguna vez. Esta expresión explica la resistencia que ofrece un cuerpo a desplazarse dentro del aire debido a su forma. Al contrario que con la superficie frontal, que se entiende en dos dimensiones, aquí hablamos de tres dimensiones: la totalidad del coche, de matrícula a matrícula.

Hablamos de una magnitud adimensional  -es decir, un número que no mide volúmen, tiempo, longitud ni ninguna dimensión explícita-  . Se toma como referencia la resistencia que ofrece una plancha metálica cuadrada de un metro de lado a la que se le atribuye un coeficiente de 1, atribuyendo a los demás cuerpos  -coches en este caso-  un valor basado en ese. Es el factor más empleado a la hora de indicar las características aerodinámicas de los coches.

¿Ves ese raro apéndice? Pues baja unos cuantos gramos de CO2 en la homologación y te ahorra el impuesto de matriculación

La forma de los coches hace que el aire se desplace a su alrededor de una forma y a una velocidad determinada, y esta forma los hace más o menos eficientes en la tarea de avanzar. Aquí entran en juego un montón de aspectos con los que los fabricantes juegan: carenar los bajos, alerones  -de los discretitos, nada de mesas posavasos-  , apéndices estratégicamente colocados... Todo sirve para lograr un Cx menor. 

Básicamente, lo que funcionan son las líneas suaves y redondeadas y los modelos con tres volúmenes  -con "culo", para entendernos-  . Sí, aunque parezca mentira, el diseño típico de los hatchback no es el más eficiente desde el punto de vista aerodinámico. Otro diseño muy eficiente es el que defendía Wunibald Kamm en los años treinta, en el que el techo debe describir una caída que se debe cortar abruptamente en un punto en el que no hay un consenso absoluto  -aproximadamente cuando la sección transversal sea la mitad de la sección máxima-  . El Toyota Prius es un buen ejemplo de este tipo de diseños.

Tres volúmenes, formas suaves, esa caída de la zaga... lo tiene todo para lograr un Cx bajo

Algunos de los coches con el Cx más bajo son el Mercedes CLA (0,22Cx), el Tesla Model S (0,24 Cx), el Mercedes Clase E o el ya mencionado Prius (0,25 Cx). La mayoría de las berlinas del segmento D como el Opel Insignia o el Mazda 6 gozan de un coeficiente aerodinámico muy favorable.

Quizá muchos hayáis cogido algo de manía al aire dada su repercusión en nuestro bolsillo, pero también hay algunas razones para amarlo. Pero eso lo dejaremos para otra entrega.