Carrocería: Elementos estructurales del vehículo Capítulo 1:

Carrocería:
Elementos estructurales del vehículo
Capítulo 1:
Características, diseño, materiales y tipos de construcción:
1.1 Carrocería: Características.
–
–
La carrocería de los vehículos ha ido cambiando de forma continua.
En la actualidad la carrocería más utilizada es la “Autoportante”. En ella el chasis y la
carrocería están integradas en un solo elemento.
–
El diseño de una carrocería se realiza teniendo en cuenta una estructura lo
suficientemente resistente a los siguientes esfuerzos:
a) Esfuerzos de “Torsión”.
b) Esfuerzos de “Flexión”.
c) Esfuerzos de “Tracción”.
d) Esfuerzos de “Cizalladura”.
A) Esfuerzo de “Torsión”:
En un firme irregular se produce un desplazamiento vertical de los ejes.
B) Esfuerzo de “Flexión”:
–
Es el producido por el peso total. Es decir la parte mecánica, los pasajeros y la carga.
Tiene relevancia la aplicada en la parte delantera y trasera.
C) Esfuerzo de “Tracción”:
–
Es el producido por la marcha del vehículo. Sobretodo en frenadas y aceleraciones.
D) Esfuerzo de “Cizalladura”:
–
Es producida por fuerzas tangenciales. Por impactos frontales y traseros sobre las ruedas.
1.1.1 Concepto de Energía Cinética:
–
Es la energía que tiene un vehículo que está en movimiento y es directamente
proporcional a su masa y velocidad.
Así:
–
EC= ½ . m . v2
Cuando un coche está parado se Ec = 0.
Conclusiones:
– Sean 2 coches: Si los dos llevan la misma velocidad pero el peso del primero es el doble
que el del segundo. La Ec será el doble.
Ec = ½ . m . v2
1º Coche:
2º Coche:
v = 1 m/s
v = 1 m/s
m = 2 Kg
m = 1 Kg
Ec = ½ . 2 . 12 = 1 Julios.
Ec = ½ . 1 . 12 = 0,5 Julios.
Conclusiones:
– Sean 2 coches iguales. Si la velocidad del primer coche es el doble que la del segundo.
La Ec será 4 veces mayor.
Ec = ½ . m . v2
1º Coche:
2º Coche:
–
–
v = 2 m/s
v = 1 m/s
m = 1 Kg
m = 1 Kg
Ec = ½ . 1 . 22 = 2 Julios.
Ec = ½ . 1 . 12 = 0,5 Julios.
Es sabido que “ la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma”.
Así en un vehículo en marcha la Ec que posee, se transforma en otro tipo de energía al
frenar o al subir una pendiente.
Energía Potencial: Ep
Ep = m . g . h
m = masa
g = aceleración de la gravedad ( 9,8 m/s2 )
h = altura
Por tanto:
¿ Que pasaría si la estructura del vehículo fuese indeformable?
–
–
El choque sería más violento.
Efecto bolas de billar.
Solución: Poner en la carrocería puntos estratégicos que tengan lo que llamaremos
“ deformación programada”. Tal que a mayor capacidad de deformación, más capacidad de
absorción de energía. Pero respetando la zona del habitáculo.
1.1.2 Concepto estructural de la carrocería:
Para soportar las fuerzas debidas a la colisión, evitar que afecte a los ocupantes y además
absorber la energía, se dispone de 3 zonas diferentes:
A) Módulo Delantero o Frontal.
B) Módulo Central.
C) Módulo Trasero o Posterior.
A) Módulo delantero o frontal:
– Misión: Proteger la zona central.
– La energía del choque se transforma en deformación.
– Al deformarse evita que afecta al habitáculo.
– Tras la colisión existe una deformación programada.
B) Módulo Central:
– Misión: Proteger a los pasajeros.
– Es el habitáculo de pasajeros.
– Es la parte más rígida e “indeformable” de la carrocería.
C) Módulo Trasero o Posterior:
– Misión: Proteger la zona central.
– En caso de colisión trasera, la energía se transforma en energía de deformación.
– La deformación es programada y progresiva.
1.1.3 Solicitaciones Constructivas:
En la configuración de la carrocería autoportante se debe tener en cuenta una serie de
solicitaciones y criterios.
Además hay que tener en cuenta los siguientes factores:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
La Rigidez.
Las Vibraciones.
La Durabilidad.
La Facilidad de reparación.
Aerodinámica.
El comportamiento en caso de choque.
1. La Rigidez:
–
–
Peligros en una carrocería muy blanda.
Peligros de una carrocería muy rígida. ( F. inerciales )
- Hay que tener en cuenta que toda la energía que no absorbe la carrocería por medio de la
deformación programada la asumirán los pasajeros.
–
Ejem: Un vehículo a 50 Km/h choca con una pared, si la estructura es rígida el impacto
será 5 veces mayor que si fuese deformable. En el primer caso el cuerpo soportará 40
veces su pero.
- Dos coches de diferentes tamaños a igualdad de otras condiciones, el más afectado en un
choque frontal será el de Menor tamaño.
1. Ventajas de valores adecuados de rigidez, torsión y de flexión:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Menos vibraciones.
Menos ruidos.
Se mantienen la posición y tolerancia de ensamblaje de puertas y capó.
Mejor facilidad de conducción.
Más resistencia a las roturas.
Mayor sensación de solidez del vehículo.
2. Las vibraciones:
–
Reducen el confort.
Las vibraciones pueden ser producidas por:
– La propia carrocería.
– Componentes de la suspensión.
– Conjunto motopropulsor.
Soluciones que disminuyen los efectos producidos por las vibraciones:
–
–
–
En la carrocería la geometría debe ser adecuada y la estructura debe tener acanaladuras,
diferentes espesores y diferentes secciones.
Usar material insonorizante ( Espumas de PU en zonas huecas ).
Usar tacos de goma y silenblocks para evitar vibraciones del tren de rodaje y el conjunto
motopropulsor.
3. Durabilidad:
–
–
–
–
Características constructivas de la estructura para que tenga mayor durabilidad.
Una construcción sólida y estable en zonas con más riesgo provoca grietas:
. Puntos de apoyo en el tren de rodaje y la dirección etc...
Uso de materiales que tengan mayor vida útil.
Protección anticorrosiva.
4. Facilidad de reparación:
–
Los componentes deben tener fácil accesibilidad a la zona o elementos de unión.
( Tornillos, soldadura, remaches …. )
5. Aerodinámica:
–
Influye en:
- En el consumo.
- Comportamiento dinámico limitando el empuje ascensional a alta velocidad.
- Adecuada evacuación del agua que salpica.
6. Comportamiento en caso de choque:
–
La deformación programada: Retiene de forma progresiva el impacto evitando que se
transmita la fuerza a los ocupantes.
- Los largueros delanteros se arrugan.
- Panel de fuego: entre el motor y habitáculo.
- Panel trasero: detrás de los asientos posteriores.
- Protecciones laterales.
–
Se incorporan tres refuerzos:
- Los travesaños del piso del habitáculo.
- Los pilares reforzados.
- Las puertas reforzadas con barras longitudinales o en forma de aspa.
1.2 Carrocería: Diseño de un nuevo modelo:
–
Factores básicos a la hora de hacer el diseño de una carrocería en función de su
finalidad:
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–
–
–
La habitabilidad.
El confort.
La ergonomía.
La aerodinámica.
La seguridad.
ejem: En un coche familiar prima la habitabilidad. En uno deportivo prima la estética y la
aerodinámica.
–
Objetivos: Cada vez se tiende más a fabricar en plazos más breves y a menor coste.
Para conseguir estos objetivos se usan las siguientes estrategias:
1. Los métodos más modernos tienden a unificar en distintos grupos de trabajo de:
–
–
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Técnicos de las oficinas de proyectos. Diseño del producto.
Departamento de métodos: ( proceso ) puesta a punto de las técnicas y
herramientas de fabricación.
Fabricación de vehículos en serie.
2. Aplicación de nuevos conceptos y nuevas tecnologías: Un alto porcentaje se fabrica
fuera de fábrica.
3. Reducción de la puesta a punto de los modelos nuevos
4. Tener capacidad de innovación. Anticipar expectativas de los clientes.
5. Se parte de un modelo base y luego se realizan las versiones.
6. Se tiende a compartir plataformas de carrocerías entre modelos de una marca o grupo.
–
–
–
En el diseño a parte de la estética se busca la funcionalidad, la aerodinámica, que tenga
una carrocería resistente, ligera y segura.
Respecto al tema de seguridad se encuentra en el primer plano en el diseño de una
carrocería.
Existen creaciones llamadas “concept car”. Este tipo diseños es realizado en conjunto
con estilistas y el departamento de diseño. No siempre se adaptan al mercado ni es fácil
su construcción.
Se pueden establecer 3 grandes áreas de población que marcan la tendencia de la demanda
mundial:
–
–
–
Zona Europea.
Zona Norteamericana.
Zona Asiática.
a) Zona Europea:
–
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Vehículos compactos.
Estética discreta y colores sobrios.
b) Zona Norteamericana:
–
–
El precio del combustible ( menor ) determina el uso de berlinas de gran tamaño y
grandes motorizaciones
Los pick – up y los todoterreno.
c) zona Asiática:
La escasez de terreno determina el tipo y las características de los vehículos.
–
–
–
Vehículos pequeños ( especialmente todo terreno )
Colores vivos.
Estética muy vanguardista y con marcado carácter urbano.
El proceso de desarrollo cuenta con las siguientes fases y medios:
1. Ejecución del proyecto.
2. Verificación del proyecto.
1. Ejecución del proyecto:
a) Estudios de viabilidad previa.
b) Estudios de viabilidad definitiva.
c) Ficheros de geometría 3D de piezas.
d) Ficheros de planos 2D de piezas.
e) Ficheros de planos 2D de conjuntos.
f) Pirámide gráfica ( despiece ).
g) Relación base.
2. Verificación del proyecto:
a) Análisis modal de fallos y defecto. Consecuencias.
b) Simulación.
c) Taller piloto virtual.
d) Métodos operacionales de estampación.
e) Estudio de tolerancias, métodos de ensamblaje.
f) Construcción de prototipos.
g) Taller piloto de producción.
h) Calidad.
Además de lo anterior se debe hacer un Pliego de Condiciones Técnicas, de este parten los
diseñadores y sirve para analizar si el modelo es viable.
–
El Pliego incluye:
–
–
–
–
–
Informes.
Análisis de los vehículos competidores.
Expectativa del cliente.
Estudio de mercado.
Define la motorización, habitabilidad y proporciones.
Una vez determinado el pliego de condiciones, el proyecto se hará con las siguientes fases:
1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.2.4
1.2.5
1.2.6
Fase de concepción.
Fase de diseño.
Fase de creación de maquetas.
Fase de construcción de prototipos.
Fase de pruebas.
Fase de fabricación.
1.2.1 FASE DE CONCEPCIÓN.
1- Definir la estética exterior e interior.
2- Se hacen los primeros bocetos: dibujos a mano alzada.
3- Se aprueba el mejor boceto. En cuanto a la viabilidad y facilidad de construcción
4- Se determinan las dimensiones del vehículo, dividiéndolo en las tres zonas vistas.
5- Se dibujan las dimensiones en papel de cuadrícula, teniendo en cuenta la
ergonomía.
6- Se hace el perfil de la carrocería.
7- Se hace el diseño exterior por ordenador.
Recordar:
- BATALLA: distancia del eje delantero al eje trasero.
- VÍA: Distancia entre ruedas de un mismo eje.
–
FACTORES a tener en cuenta para calcular las MEDIDAS EXTERIORES de la
carrocería:
1- Las exigencias aerodinámicas.
2- La ergonomía.
3- la altura libre de la carrocería al suelo.
4- Ubicación y dimensión del depósito de combustible.
5- La necesidad de espacio de las ruedas (recorrido suspensión, ángulo de giro..)
6- Disposición y tamaño de los paragolpes.
7- Ubicación y tipo de órganos mecánicos: motor, radiador…
–
CONDICIONANTES TÉCNICOS en la FASE DE DISEÑO de formas INTERIORES
Y EXTERIORES:
1- Visibilidad: el capó, montantes de techo, espejos retrovisores, curvatura del
parabrisas etc….
2- Funciones mecánicas: bajar cristales, abrir el capó, reglaje de faros.
3- Facilidad de reparación y de recambios.
4- Seguridad. Deformación programada.
1.2.2 FASE DE DISEÑO.
En él se usan medios tales como:
- DAO (diseño asistido por ordenador)
- CAO (concepción asistida por ordenador)
- CFAO (concepción y fabricación asistida por ordenador)
- CAE( Ingeniería asistida por ordenador)
- Programas más utilizados:
–
Catia
- Cadd5
–
Unigrafics
- Pro – Enginier
–
Ramsis
- Catia: es ampliamente usado en la industria del automóvil para el diseño y
desarrollo de componentes de carrocería.
Concretamente empresas como el Grupo VW ( Wolkswagen, Audi, Seat y Skoda )
BMW, Renault, Peugeot, Chrysler, Smart y Porsche hacen un amplio uso del
programa.
La industria de la construcción también ha incorporado el uso del software para
desarrollar edificios de gran complejidad formal; el Museo Guggenheim Bilbao, en
España, es un hito arquitectónico que ejemplifica el uso de esta tecnología.
- Las maquetas físicas son sustituidas por maquetas numéricas.
Características que debe reunir un buen diseño:
a) Ser lo más atractivo.
b) Fase de fabricación fácil.
c) Alta funcionalidad y vida útil.
d) Mínimo número de piezas posible.
e) Aprovechar una misma pieza para otros modelos
f) Uso de componentes reciclables.
g) Buena calidad/ precio.
Sistema de representación tridimensional mediante “ UNA RED DE PUNTOS O
MALLADO ” :
–
Se puede simular el funcionamiento de cada pieza.
–
Ensamblar de forma virtual piezas.
–
Se puede ver el desplazamiento elástico de la carrocería ( bajo cargas ).
Sistema de REALIDAD VIRTUAL:
- Son habitaciones con forma de cubo.
- Poseen proyectores de vídeo y ordenadores potentes.
- Gafas estroboscópicas. ( La luz estroboscópica ya es conocida por el efecto óptico
que provoca en el ojo humano, permitiéndonos ver inmóvil por un instante a un objeto que
no para de moverse, y pudiendo así percibir detalles del mismo que de otro modo no
podríamos ver. ) Empleadas para examinar con detalle y sin contacto físico el
comportamiento de partes mecánicas en movimiento.
Los cálculos para LA ESTRUCTURA:
–
Se basa en el principio de que las deformaciones resultantes son proporcionales a
las tensiones aplicadas.
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Aplicación de los cálculos matemáticos.
–
Uso del MÉTODO DE INTEGRACIÓN DE ELEMENTOS FINITOS para determinar
las características estáticas, dinámicas y acústicas.
MÉTODO DE INTEGRACIÓN DE ELEMENTOS FINITOS
–
Consiste en dividir cualquier cuerpo tridimensional en figura geométricas
simples cuyos comportamientos elásticos sean conocidos y fáciles de formular
matemáticamente.
–
Las figuras geométricas en las que se descomponen suelen ser triángulos.
RESUMEN DEL PROCESO:
- Discretización finita de la pieza.
- Una vez obtenido el mallado, se aplican CARGAS EXTERIORES y se observa
cómo se deforman y cómo afecta a sus mediaciones.
Tipos de cargas:
- Longitudinales: frenada- aceleración.
- Verticales: propio peso.
- Esfuerzos de torsión.
- Vibraciones y resonancias.
- Programas de integración de elementos finitos FEM (Finite Element Method):
- Nastran
- Cosmos
- I-Deas
VENTAJAS DE SU USO:
1- Posibilidad de determinar procesos de carga invisibles, en estructuras complicadas.
2- Cálculo de variables como: espesor de la chapa, materiales……
3- Posibilidad del uso de materiales compuestos.
DESVENTAJAS DE SU USO:
1- La exactitud depende del tipo de elemento, de su número y de la distribución de la
estructura.
2- La variación del grueso de la chapa calculada y el real después de laminarla y
embutirla. Fenómeno ANISOTROPÍA: propiedad de algunos materiales de tener
características físicas diferentes para cada dirección.
3- Dificultad para estimar de forma exacta las uniones soldadas.
Los cálculos de la RESISTENCIA:
–
Calcular la a relación entre fuerza y desplazamiento para cada elemento de la
estructura.
–
Hay ciertas piezas del vehículo que necesitan que se calculen por medio de
programa de secciones. Las piezas sometidas a cargas de flexión o torsión
como montantes, travesaños y paragolpes.
–
Para realizar los cálculos se descomponen en elementos las secciones de
paredes más finas de las piezas y se determina el grueso de chapa apropiado.
Cálculo del comportamiento ante las colisiones:
–
Antes se realizaba por comparativa.
–
Hoy en día por medio de ensayos virtuales de colisiones, es decir sin ni
siquiera haber destruido el prototipo.
–
Se realizan crash-test virtuales, se aplica una fuerza (similar a un golpe) y
empieza una deformación en cadena según los cálculos ejecutados.
1.2.3 FASE DE CREACIÓN DE MAQUETAS:
–
Consiste en darle VOLUMEN al dibujo.
–
Se hacen maquetas de : escayola, arcilla….
–
Primero a escala 1:5 ( se determinan curvas y afirma líneas) luego a tamaño
real.
–
Con una máquina calibradora tridimensional se anota la posición en espacio de
unos 10.000 puntos en la carrocería y se meten todas las secciones en la
memoria. Se clona en PS ( Poliestireno ).
–
A la forma conseguida en PS se le saca un molde exterior en resina epoxi para
así obtener una maqueta hueca.
–
Esta maqueta transparente se puede acristalarse incluso hacerla rodar sobre
un chasis y una mecánica simulada.
–
De ahí pasan al túnel de viento.
1.2.4 FASE DE CONSTRUCCIÓN DE PROTOTIPOS:
–
Se requiere gran precisión.
–
Se montan en instalaciones específicas ( taller piloto ).
–
Se definen las matrices, los moldes y el utillaje para construirlo.
–
Los primeros prototipos de forma manual.
1.2.5 FASE DE PRUEBAS:
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Se comprueban los motores haciendo ensayos acústicos y de vibraciones.
Los materiales se comprueban con microscopios electrónicos y equipos de
metalurgia.
– Se comprueba la rigidez estructural.
–
–
Tª extremas: - 40ºC hasta 180ºC.
–
Resistencia a la corrosión. Durabilidad
–
Se verifican la emisión de gases y el reciclaje de materiales.
–
La ergonomía , el confort, la textura y color de los asientos.
–
Ensayos de seguridad activa y seguridad pasiva.
–
Del prototipo se pasa al vehículo de preserie antes de empezar con la fabricación.
–
En programas de circulación real los vehículos camuflados (laboratorios rodantes)
recorren millones de Km por diferentes lugares y climas.
–
Si pasa la fase de preserie se empieza a fabricar el vehículo en cadena(serie).
1.2.6 AERODINÁMICA:
- Definición: Es la parte de la ciencia que se ocupa del movimiento del aire y otros
fluidos gaseosos. La acción que realiza el aire sobre cuerpos sólidos
inmersos en él.
- Problemas que causa el aire:
–
Desestabilizar el vehículo.
–
Ruido.
–
Condiciona la habitabilidad.
–
Limita la eficacia de los limpia.
–
Ensucia la carrocería.
- Solución: Conseguir el menor valor de resistencia aerodinámica.
–
Lo ideal es el símil de la gota de agua (al caer se moldea para tener la
menor resistencia posible). Pero tiene escasa habitabilidad.
–
La relación entre anchura y longitud debe ser en torno al 1/3 para obtener
una resistencia mínima
- Si en la parte trasera las formas es alargada y suave,
habrán menos turbulencias. Las turbulencias generan
sonoridad. Disminución del confort. De ahí la importancia
de un buen coeficiente aerodinámico.
- En cuanto aerodinámica la parte trasera adquiere mayor
importancia.
- El modelo Rumpler ( parecido a un ala de avión ) fue
uno de los primeros modelos.
Flujos de aire:
El contacto del aire con el vehículo genera dos flujos:
–
Flujo interior.
–
Flujo exterior.
Flujo interior:
–
Es la suma del aire del habitáculo más el que entra en la admisión y
refrigeración del motor.
–
Es el 20% de la resistencia.
–
En cuanto a la ventilación la aerodinámica interior debe ser capaz de:
a) Mantener la Tª cte. de forma independiente a la velocidad y a la Tª exterior.
b) “Enriquecer” el aire.
c) Humedad cte.
d) Tener varios niveles de temperatura para compensar la radiación solar.
Flujo exterior:
–
Es la suma del aire que circula sobre la carrocería más el que discurre por el suelo
y la carrocería.
–
Es la principal resistencia.
–
Las turbulencias generan sonoridad y disminución del confort. De ahí la
importancia de un buen coeficiente aerodinámico.
Factores que determinan la resistencia aerodinámica:
1- Tamaño.
2- Forma de la carrocería.
3- Velocidad del vehículo.
4- Densidad del aire.
El aire puede fluir sobre la carrocería de dos formas:
–
Uniformemente: Flujo del aire laminar.
Cada partícula de aire se desplaza con la carrocería en la misma dirección y
velocidad que las demás.
Cuanto mayor es el flujo laminar menor será la resistencia aerodinámica.
–
Con turbulencias: Flujo del aire turbulento.
En las inmediaciones de la capa laminar, el flujo del aire pasa a ser turbulento ya
que las partículas pierden velocidad e incluso cambian de dirección.
Coeficientes aerodinámicos:
–
Son unos coeficientes que analizan las cualidades
vehículo usando unos valores predeterminados:
y cómo se comporta un
- Coeficiente Cx.
- Coeficiente CxA.
- Coeficiente Cy.
- Coeficiente Cz.
Coeficiente Cx:
–
Es el coeficiente de penetración aerodinámica.
–
Expresa la mayor o menor resistencia que ofrece al avance una forma
determinada.
–
Cuanto menor es el valor de Cx, mayor es la capacidad de penetración
aerodinámica.
–
Es un parámetro adimensional.
–
Un coche que pasa de 40Km /h a 160 Km/h necesitará una potencia 64 veces
mayor.
–
Un buen valor de Cx es 0,30.
Coeficiente CxA:
–
El coeficiente Cx hace referencia a la forma del cuerpo sin considerar el tamaño.
–
Dos vehículos con el mismo Cx, ofrecerá más resistencia al aire el más grande.
–
Dos vehículos con el mismo frontal tendrá menor resistencia al aire el que tenga un
menor Cx.
–
Así el coeficiente CxA tiene en cuenta la forma y el también la superficie de ataque
del vehículo ( en m²).
–
En el producto Cx . A :
–
Cx es la magnitud que define la calidad de la forma de una carrocería.
–
A (superficie de ataque) se define como la superficie de proyección de la
sombra del contorno que se origina cuando el vehículo es iluminado en sentido
longitudinal por una luz paralela. Se mide por medio de laser.
Otros factores que intervienen en el valor total de la resistencia al aire son:
–
La velocidad del vehículo.
–
La densidad del aire (el aire denso frena más).
Quedando reflejado en la fórmula:
W = Cx . A .(ρ/2 . Vf ² )
ρ/2 . Vf ² es la presión dinámica y se suele considerar cte.
Coeficiente Cy:
–
Es el coeficiente de deriva. Mide el efecto del aire aplicado de forma lateral al
vehículo.
- Afecta por tanto a la estabilidad.
- El viento lateral influye según las variables:
a) La forma y superficie de carrocería.
b) Peso total.
c) La adherencia de las ruedas.
d) Según batalla y vía.
e) Los ángulos y la relación de magnitud de los flancos.
Coeficiente Cz:
–
Es el coeficiente engloba las fuerzas verticales que
–
Es llamado coeficiente de sustentación.
–
Así tendremos según como sea la fuerza aplicada tendremos:
–
Empuje ascensional
–
Asentamiento
Cz
inciden sobre la carrocería.
Si la fuerza actúa hacia arriba = empuje ascensional: cuando el flujo de aire recorre
más camino por la parte superior que por la inferior, se crea depresión y hace que el
vehículo tenga ese empuje.
–
En el empuje ascensional influyen:
- La forma de la parte delantera.
- Forma y configuración de los bajos.
- Carga del maletero.
Si la fuerza actúa hacia abajo = asentamiento.
- Los vehículos que van a gran velocidad tienen soluciones para conseguir el
asentamiento.
Ej. Fórmula1 tienen el llamado “efecto suelo” . Para conseguir gran velocidad del
aire por un espacio pequeño entre el suelo y la carrocería. De ésta forma se
reduce la presión y por tanto se aumenta el asentamiento. Llevan un alerón (ala
invertida) que también aumenta el agarre.
En Fórmula 1 los alerones ejercen una fuerza contra el suelo mayor de 1000 Kg pero
esto hace que se aumente la resistencia al avance provocando deceleraciones. Pero lo
que se pierde en recta se gana en curvas por lo que la geometría de estos elementos
tienen que regularse de forma específica para cada circuito.
Condiciones de diseño:
–
La superficie ideal de la carrocería es la que es capaz de conservar el flujo laminar
del aire en toda la superficie, evitando turbulencias.
–
Se intenta que los elementos que puedan provocar turbulencias deben ir
enrasados a la carrocería.
Los elementos o zonas donde se presta más atención en la fase de diseño son:
1- Parte delantera: Sin formas angulosas.
2- La inclinación del parabrisas: una fuerte inclinación mejora el Cx pero
empeora el efecto invernadero.
3- La inclinación de la luneta trasera. Empeora los valores de resistencia y
de empuje ascensional.
4 - Parte trasera: un borde marcado que interrumpa el aire tiene efectos
positivos. Mejora el coeficiente de penetración y de asentamiento.
5- La inclinación y los radios de paso de los montantes delantero y trasero.
Ej. Con una acusada forma redondeada del montante delantero se
puede ganar una centésima de Cx.
6- La línea genérica de la carrocería.
7- Diseño adecuado de limpia parabrisas y de espejos retrovisores.
Aerodinámica activa:
–
El centro de presión aerodinámica es el punto donde se aplican toda la fuerza
del viento sobre el vehículo. Este varía según el ángulo del aire, en frenadas y
curvas.
–
Es importante la relación entre centro de presión y centro de gravedad. Lo ideal
es que coincidiesen pero como no es así, lo que se hace es que el centro de
presión esté detrás del centro de gravedad para que la influencia del viento
sobre las ruedas delanteras sea menor.
–
De ahí el uso de alerones de geometría variable en función de la velocidad.
Aditamientos aerodinámicos:
Son elementos exteriores a la carrocería que mejoran la estética del vehículo y mejoran
sus prestaciones:
–
Mejor adherencia.
–
Mayor ventilación de los frenos.
Se perciben cuando el vehículo va a grandes velocidades.
- Ejemplos:
– Alerones traseros.
–
Deflectores.
–
Faldones.
–
Revestimientos laterales.
–
Bajos lisos que no formen turbulencias.
Deflectores traseros:
–
Van en el borde del maletero, del techo o la parte de arriba de la luneta trasera.
–
Misión disminuir el Cx.
–
Impiden que el flujo de aire circule por la carrocería, creando el efecto de
sustentación.
Deflectores de bajos:
–
Van en la ruedas delanteras y traseras.
–
Misión reducir las turbulencias de aire que producen las ruedas.
–
Se consigue mejorar el coeficiente de penetración y se reduce la presión
inferior de la carrocería.
Deflectores laterales (taloneras) y cantoneras:
–
Misión: canalizar de forma adecuada el flujo de aire para que inciden sobre las
ruedas traseras.
–
Ejercen su misión junto al faldón delantero.
Deflectores delantero:
–
Misión: reconducir la cantidad de aire que circula por los bajos del vehículo.
Para crear una zona de
baja presión bajo él mismo aumentando así la
adherencia.
Alerón trasero:
–
A diferencia de los deflectores, se colocan en un plano superior de la
carrocería. Dejando un espacio libre entre la carrocería y él.
–
Misión: Encauzar la salida del aire para que no se hagan turbulencias.
–
Diseño similar a las alas de un avión, en forma invertida. Aumentan la
adherencia .
–
Forma de cuña de la carrocería,más alta por detrás.
–
Posición de la rejillas del radiador inclinada junto con un buen diseño del
paragolpes delantero.
–
Poner deflectores de bajos en la parte delantera de los pases de rueda
reduciendo así las fuerzas ascensionales, la presión dinámica que se forma
delante de los neumáticos y la Tª de los frenos.
–
Perfil adecuado con una buena visibilidad y funcionalidad.