Coeficiente de arrastre del automóvil

El coeficiente de resistencia aerodinámica es una medida común en el diseño automotriz en lo que respecta a la aerodinámica . La resistencia aerodinámica es una fuerza que actúa paralelamente y en la misma dirección que el flujo de aire. El coeficiente de resistencia aerodinámica de un automóvil mide la forma en que el automóvil pasa a través del aire circundante. Cuando las compañías automotrices diseñan un nuevo vehículo, toman en consideración el coeficiente de resistencia aerodinámica del automóvil además de otras características de rendimiento. La resistencia aerodinámica aumenta con el cuadrado de la velocidad; por lo tanto, se vuelve críticamente importante a velocidades más altas. Reducir el coeficiente de resistencia aerodinámica en un automóvil mejora el rendimiento del vehículo en lo que respecta a la velocidad y la eficiencia del combustible . ^{[ 1 ]} Hay muchas maneras diferentes de reducir la resistencia aerodinámica de un vehículo. Una forma común de medir la resistencia aerodinámica del vehículo es a través del área de resistencia.

La reducción de la resistencia aerodinámica en vehículos de carretera ha dado lugar a aumentos en la velocidad máxima del vehículo y en la eficiencia del combustible, así como en muchas otras características de rendimiento, como el manejo y la aceleración. ^{[ 2 ]} Los dos factores principales que influyen en la resistencia aerodinámica son el área frontal del vehículo y el coeficiente de resistencia. El coeficiente de resistencia es un valor adimensional que indica cuánto se resiste un objeto al movimiento a través de un fluido como el agua o el aire. Una posible complicación de alterar la aerodinámica de un vehículo es que puede provocar que el vehículo obtenga demasiada sustentación. La sustentación es una fuerza aerodinámica que actúa perpendicularmente al flujo de aire alrededor de la carrocería del vehículo. Demasiada sustentación puede provocar que el vehículo pierda tracción en la carretera, lo que puede ser muy peligroso. ^{[ 3 ]} La reducción del coeficiente de resistencia se consigue mediante la aerodinámica de la carrocería exterior del vehículo. La aerodinámica de la carrocería requiere suposiciones sobre la velocidad del aire circundante y el uso característico del vehículo.

Los automóviles que intentan reducir la resistencia aerodinámica emplean dispositivos como alerones, aletas, difusores y quillas para reducir la resistencia y aumentar la velocidad en una dirección. ^{[ 4 ]}

Si bien los diseñadores prestan atención a la forma general del automóvil, también tienen en cuenta que reducir el área frontal de la forma ayuda a disminuir la resistencia aerodinámica. El producto del coeficiente de resistencia aerodinámica y el área (área de resistencia) se representa como C d A (o C _x A ), que es la multiplicación del valor de C d por el área.

El término área de resistencia aerodinámica proviene de la aerodinámica , donde se define como el producto de un área de referencia (como el área de la sección transversal, el área total de la superficie o similar) y el coeficiente de resistencia aerodinámica. En 2003, la revista Car and Driver adoptó esta métrica como una forma más intuitiva de comparar la eficiencia aerodinámica de diferentes automóviles.

La fuerza F necesaria para vencer la resistencia se calcula con la ecuación de resistencia : ${\displaystyle F={\tfrac {1}{2}}\times {\text{densidad del aire}}\times {\text{coeficiente de arrastre}}\times {\text{área de referencia}}\times {\text{velocidad}}^{2}}$ Por lo tanto:${\displaystyle F={\tfrac {1}{2}}\times {\text{densidad del aire}}\times \mathbf {\text{área de arrastre}} \times {\text{velocidad}}^{2}}$ Donde el coeficiente de arrastre y el área de referencia se han combinado en el término de área de arrastre. Esto permite estimar directamente la fuerza de arrastre a una velocidad dada para cualquier vehículo del que solo se conozca el área de arrastre, facilitando así la comparación. Dado que el área de arrastre C d A es el valor fundamental que determina la potencia requerida para una velocidad de crucero dada, es un parámetro crítico para el consumo de combustible a velocidad constante. Esta relación también permite estimar la nueva velocidad máxima de un automóvil con un motor modificado.

${\displaystyle {\text{velocidad máxima estimada}}={\text{velocidad máxima original}}\times {\sqrt[{3}]{\frac {\text{nueva potencia}}{\text{potencia original}}}}}$

O la potencia necesaria para alcanzar una velocidad máxima determinada:

${\displaystyle {\text{potencia requerida}}={\text{potencia original}}\times \left({\frac {\text{velocidad objetivo}}{\text{velocidad original}}}\right)^{3}}$

Los automóviles de pasajeros de tamaño promedio tienen un área de arrastre de aproximadamente 8 pies cuadrados (0,74 m²) . Las áreas de ^arrastre reportadas varían desde el Honda Insight de 1999 con 5,1 pies cuadrados (0,47 m²) hasta el Hummer H2 de 2003 ^con 26,5 pies cuadrados ( 2,46 m² ) ^. El área de arrastre de una bicicleta (y ciclista) también está en el rango de 6,5 a 7,5 pies cuadrados (0,60 a ^0,70 m² ) . ^{[ 5 ]}            

El automóvil moderno promedio alcanza un coeficiente de resistencia aerodinámica de entre 0,25 y 0,3. Los vehículos utilitarios deportivos (SUV), con sus formas típicamente cuadradas, suelen alcanzar un C d = 0,35–0,45 . El coeficiente de resistencia aerodinámica de un vehículo se ve afectado por la forma de su carrocería. Diversas características también influyen en el coeficiente de resistencia aerodinámica, y se tienen en cuenta en estos ejemplos. Muchos autos deportivos tienen un coeficiente de resistencia aerodinámica sorprendentemente alto, ya que la carga aerodinámica implica resistencia, mientras que otros están diseñados para ser altamente aerodinámicos en busca de velocidad y eficiencia, y como resultado tienen coeficientes de resistencia aerodinámica mucho menores.

Tenga en cuenta que el C d de un vehículo determinado variará según el túnel de viento en el que se mida. Se han documentado variaciones de hasta un 5 % ^{[ 6 ]} y las variaciones en la técnica de prueba y el análisis también pueden marcar la diferencia. Por lo tanto, si el mismo vehículo con un coeficiente de arrastre de C d = 0,30 se midiera en un túnel diferente, podría estar entre C d = 0,285 y C d = 0,315 . 

• Aerodinámica automotriz
• Resistencia aerodinámica (física)
• ecuación de arrastre
• Pablo Jaray

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