Spoiler (coche)

Un alerón es un dispositivo aerodinámico automotriz cuya función es contrarrestar el flujo de aire desfavorable sobre la carrocería del vehículo en movimiento, que generalmente se manifiesta como sustentación , turbulencia o resistencia aerodinámica. Los alerones en la parte delantera del vehículo suelen denominarse deflectores de aire y se ubican debajo de la parte frontal del mismo.

Los alerones se instalan con frecuencia en coches de carreras y deportivos de alto rendimiento , aunque también se han vuelto comunes en vehículos de pasajeros. Se añaden principalmente por motivos estéticos y, o bien ofrecen pocas ventajas aerodinámicas, o incluso las empeoran.

El término «alerón» se usa a menudo erróneamente como sinónimo de «ala». Un alerón automotriz está diseñado para generar carga aerodinámica cuando el aire pasa a su alrededor, no simplemente para alterar los patrones de flujo de aire existentes. ^{[ 1 ] [ 2 ]} En lugar de disminuir la resistencia, los alerones automotrices en realidad la aumentan.

La aerodinámica juega un papel fundamental en el comportamiento de un automóvil a altas velocidades. Los vehículos deben ser estables y equilibrados primero a bajas velocidades mediante su agarre mecánico a la carretera a través del chasis, la suspensión y los neumáticos. ^{[ 3 ]} Posteriormente, se pueden utilizar ayudas aerodinámicas para proporcionar las características de equilibrio y estabilidad necesarias a velocidades más altas. ^{[ 3 ]} Los alerones y las aletas en un vehículo tienen poco efecto a bajas velocidades, ya que los diseños inadecuados pueden crear respuestas indeseables y disminuir la estabilidad o la eficiencia del automóvil a altas velocidades. ^{[ 3 ]}

Dado que el término "alerón" describe una aplicación, su funcionamiento varía según el efecto específico que se pretenda contrarrestar. Las funciones estándar de un alerón incluyen la interrupción del flujo de aire que pasa por encima y alrededor de un vehículo en movimiento. Un alerón estándar difunde el aire aumentando la turbulencia que fluye sobre su superficie, alterando el flujo laminar y proporcionando una capa amortiguadora para la capa límite laminar. Sin embargo, otros tipos de flujo de aire pueden requerir que el alerón funcione de manera diferente y presente características físicas muy distintas.

Mientras una masa se desplaza a velocidades crecientes, el aire del entorno afecta su movimiento. En las carreras, los alerones se combinan con otros elementos de la carrocería o el chasis de los coches de carreras para modificar las características de manejo afectadas por el aire del entorno. Los circuitos de carreras requieren configuraciones aerodinámicas específicas debido a las diferentes velocidades y trazados. ^{[ 4 ]} Las configuraciones y los dispositivos también pueden adaptarse a las habilidades de un piloto en particular, con el objetivo general de lograr tiempos más rápidos.

El rendimiento de un automóvil es susceptible a las fuerzas aerodinámicas que actúan sobre él, ya que tanto la resistencia como la carga aerodinámica aumentan proporcionalmente al cuadrado de la velocidad. ^{[ 4 ]} Esta relación tiene implicaciones para la configuración del vehículo. A velocidades inferiores a unos 190 km/h (120 mph ) , la aerodinámica influye, aunque el énfasis cambia. ^{[ 4 ]}  

• En las carreras en óvalos cortos , maximizar la carga aerodinámica es crucial para mejorar el agarre y permitir mayores velocidades en las curvas. Sin embargo, una resistencia excesiva puede dificultar seriamente la aceleración a la salida de las curvas y la velocidad máxima en las rectas. Los equipos suelen usar alerones traseros y difusores delanteros relativamente grandes, pero deben encontrar el equilibrio entre la carga aerodinámica y la resistencia.
• Los circuitos de carreras en carretera presentan una combinación de rectas de alta velocidad, curvas cerradas y cambios de elevación. La configuración aerodinámica debe equilibrar la carga aerodinámica para el paso por curva y minimizar la resistencia para la velocidad en línea recta. Los equipos suelen emplear elementos aerodinámicos ajustables, como alerones y flaps, para optimizar el comportamiento del coche en las diferentes secciones del circuito.
• En cambio, a velocidades superiores a 190 km/h (120 mph ) , como las que se alcanzan en los superóvalos, incluso pequeños cambios en la configuración aerodinámica pueden afectar drásticamente el manejo y el rendimiento.  

El objetivo de muchos spoilers utilizados en vehículos de pasajeros es reducir la resistencia aerodinámica y aumentar la eficiencia del combustible . ^{[ 5 ]} Los vehículos de pasajeros pueden estar equipados con spoilers delanteros y traseros. Los spoilers delanteros, ubicados debajo del parachoques, se utilizan principalmente para disminuir el flujo de aire debajo del vehículo para reducir el coeficiente de resistencia aerodinámica y la sustentación.

Los coches deportivos suelen incorporar alerones delanteros y traseros. Si bien estos vehículos generalmente cuentan con un chasis y una suspensión más rígidos para mejorar la maniobrabilidad a alta velocidad, un alerón puede resultar beneficioso. Esto se debe a que muchos coches presentan una pendiente descendente relativamente pronunciada desde el borde posterior del techo hasta el maletero o la parte trasera, lo que puede provocar la separación del flujo de aire. El flujo de aire se vuelve turbulento, creando una zona de baja presión que aumenta la resistencia aerodinámica y la inestabilidad (véase el efecto Bernoulli ). La adición de un alerón trasero podría considerarse para que el aire perciba una pendiente más suave y prolongada desde el techo hasta el alerón, lo que ayuda a retrasar la separación del flujo. Además, la mayor presión delante del alerón puede contribuir a reducir la sustentación del coche mediante la generación de carga aerodinámica. Esto puede disminuir la resistencia aerodinámica en ciertos casos y, en general, aumentar la estabilidad a alta velocidad debido a la menor sustentación trasera.

Debido a su asociación con las carreras, los spoilers suelen ser vistos como "deportivos" por los consumidores. En 1968, Craig Breedlove estableció un récord de milla lanzada de 161.7335 millas por hora (260.28 km/h) en las salinas de Bonneville con un AMC Javelin V8 de 304 pulgadas cúbicas (5.0 L) de producción preparado que contaba con el spoiler único montado en el techo de Breedlove. ^{[ 6 ]} Los estilistas de AMC luego hicieron un perfil aerodinámico de fibra de vidrio sobre la ventana trasera que se convirtió en una opción de fábrica en los Javelin de 1969. Las pruebas de la revista Car Life indicaron que no había mejora en la reducción de la sustentación a velocidades inferiores a 115 mph (185 km/h) . ^{[ 7 ] [ 8 ]} Esta característica fue reemplazada y homologada en 1970 por AMC con un spoiler de cola de pato sobredimensionado montado en la tapa del maletero diseñado por Mark Donohue y Roger Penske . ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 7 ]} Esta característica probada en carreras se convirtió en equipamiento estándar en todos los modelos AMC Javelin AMX de 1971 a 1974. ^{[ 11 ]}      

Sin embargo, «los alerones que se incluyen en los modelos de gama alta rara vez proporcionan un beneficio aerodinámico adicional». ^{[ 12 ]} La gran mayoría de los diseños no hacen nada, excepto las unidades de fábrica en los coches de competición y deportivos de alta gama, mientras que algunos fabricantes declaran que sus «alerones son solo estéticos». ^{[ 13 ]} Además, «también se debe prestar atención a los laterales del coche» para lograr una reducción de la resistencia aerodinámica, como por ejemplo, técnicas para reducir el área de la sección transversal en la parte trasera del coche para reducir el volumen dentro de la estela, como en el caso de un diseño de cola de barco que se extiende hacia atrás hasta una punta fina. ^{[ 12 ]}

Tipos de materiales

Los alerones suelen estar fabricados con materiales ligeros a base de polímeros, entre los que se incluyen:

• Plástico ABS : La mayoría de los fabricantes de equipos originales producen alerones mediante el moldeo de plástico ABS con diversos aditivos, generalmente cargas granulares, que aportan rigidez a este material económico. La fragilidad es la principal desventaja del plástico , que aumenta con el tiempo y se debe a la evaporación de fenoles volátiles .
• Fibra de vidrio : Se utiliza en la fabricación de autopartes debido al bajo costo de los materiales. Los alerones de fibra de vidrio están compuestos de tela de fibra de vidrio impregnada con una resina termoendurecible, como el epoxi . La fibra de vidrio es suficientemente duradera y manejable, pero su producción a gran escala se ha vuelto poco rentable debido a la mano de obra que requiere.
• Silicona : Algunos fabricantes de accesorios para automóviles han comenzado a utilizar polímeros organosilícicos. La principal ventaja de este material es su extraordinaria plasticidad. La silicona posee excelentes propiedades térmicas y prolonga la vida útil del producto.
• Fibra de carbono : La fibra de carbono es ligera, duradera y costosa. Debido a la gran cantidad de mano de obra que requiere, actualmente no se puede utilizar ampliamente en la producción a gran escala de piezas de automóviles.

Un alerón activo se ajusta dinámicamente mientras el vehículo está en marcha, según las condiciones, modificando su efecto, intensidad u otros atributos de rendimiento. Presente con mayor frecuencia en deportivos y otros turismos, la forma más común es un alerón trasero que se retrae y se oculta parcial o totalmente en la parte posterior del vehículo, extendiéndose hacia arriba cuando este supera una velocidad determinada, como el alerón activo del Bugatti Veyron . También se han implementado alerones delanteros activos en modelos específicos, en los que el alerón o deflector de aire se extiende más hacia la carretera para reducir la resistencia aerodinámica a alta velocidad. En la mayoría de los casos, el despliegue del alerón se realiza mediante un motor eléctrico controlado automáticamente por el ordenador de a bordo u otros sistemas electrónicos, generalmente en función de la velocidad del vehículo, la configuración del conductor u otras entradas. A menudo, el conductor puede desplegar el alerón manualmente si lo desea, pero es posible que no pueda retraerlo por encima de cierta velocidad, ya que hacerlo podría disminuir peligrosamente las cualidades de manejo del vehículo a alta velocidad.

Los alerones activos ofrecen ventajas adicionales sobre los fijos. Estéticamente, permiten una apariencia más limpia y despejada cuando el vehículo está estacionado o circula a baja velocidad, momento en el que es más probable que se observe. Un alerón retráctil puede resultar atractivo para los diseñadores de vehículos que buscan mejorar la aerodinámica a alta velocidad (por ejemplo, el Porsche 911 o el Audi TT ) sin alterar drásticamente su apariencia. Ocultar un alerón a baja velocidad también mejora la aerodinámica. A bajas velocidades, un alerón fijo puede aumentar la resistencia aerodinámica y apenas mejora el manejo del vehículo debido al escaso flujo de aire sobre él. Un alerón delantero retráctil reduce el roce del coche con bordillos u otras irregularidades de la carretera, a la vez que disminuye la resistencia aerodinámica a altas velocidades.

Los ventiladores motorizados, como los del Chaparral 2J , cumplen la función de alerones y aumentan la carga aerodinámica, mejorando así la tracción y el manejo del vehículo (véase efecto suelo ). Se sigue investigando el uso de ventiladores para modificar la aerodinámica de los vehículos. ^{[ 15 ]}

Los camiones pesados, como los tractores de larga distancia , también pueden tener un alerón en la parte superior y los laterales de la cabina para reducir la resistencia aerodinámica causada por el remolque que arrastran, el cual puede ser más alto que la cabina y reducir drásticamente la aerodinámica del vehículo sin el uso de este alerón. Los remolques que arrastran también pueden estar equipados con alerones inferiores inclinados hacia afuera para desviar el aire que pasa por las ruedas del eje trasero.

Los trenes pueden usar alerones para generar resistencia aerodinámica (como un freno de aire). Un prototipo de tren de alta velocidad japonés , el Fastech 360 , está diseñado para alcanzar velocidades de 400 km/h (250 mph) . Su morro está diseñado específicamente para contrarrestar el efecto del viento al pasar por túneles, y puede desplegar "orejas" que reducen la velocidad del tren en caso de emergencia al aumentar la resistencia aerodinámica.  

Algunos coches de carreras modernos emplean un alerón pasivo situacional llamado aleta de techo . La carrocería del coche está diseñada para generar carga aerodinámica al avanzar. Estas aletas se despliegan cuando la carrocería gira para retroceder, condición en la que genera sustentación. Se despliegan porque están alojadas en un hueco del techo. La baja presión sobre este hueco provoca su despliegue, contrarrestando parte de la sustentación generada por el coche y haciéndolo más resistente a perder contacto con el suelo. Estos dispositivos se introdujeron en 1994 en la NASCAR tras el accidente de Rusty Wallace en Talladega . ^{[ 16 ]}

Cuando el Porsche 911 Turbo debutó en agosto de 1974, con grandes alerones traseros acampanados, fueron inmediatamente apodados colas de ballena. ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]} Diseñados para reducir la elevación de la parte trasera y así evitar que el coche sobrevirara a altas velocidades, ^{[ 20 ]} se pensó que los bordes de goma de los alerones cola de ballena eran "amigables con los peatones". ^{[ 21 ]} El Turbo con su cola de ballena se hizo reconocible. ^{[ 22 ] [ 23 ]} A partir de 1978, el alerón trasero fue rediseñado y apodado "bandeja de té" debido a sus lados elevados. ^{[ 24 ]} Las colas de ballena del Porsche 911 se usaban junto con un alerón inferior unido al panel del faldón delantero, que, según algunas fuentes, no mejoraba la estabilidad aerodinámica . ^{[ 25 ]} Es menos eficaz para multiplicar la fuerza descendente que tecnologías más nuevas como un perfil aerodinámico , ^{[ 26 ]} "un alerón trasero que se extiende a lo largo de la base de la ventana del portón trasero", ^{[ 27 ]} o "un alerón controlado electrónicamente que se despliega a unos 80 km/h (50 mph ) " ^{[ 28 ]}  

Historia

El alerón tipo cola de ballena llegó después del "cola de pato" o Bürzel en alemán de 1973 (como parte del programa E ), un alerón trasero más pequeño y menos acampanado instalado en el 911 Carrera RS (que significa Rennsport o deportivo de carreras en alemán), opcional fuera de Alemania. ^{[ 17 ] [ 19 ]} El alerón tipo cola de ballena fue diseñado originalmente para los autos de carreras Porsche 930 y Porsche 935 en 1973, y se introdujo en el Turbo en 1974 (como parte del programa H ); también fue una opción en los Carreras no turbo desde 1975. ^{[ 29 ] [ 30 ]} Ambos tipos de alerones fueron diseñados mientras Ernst Fuhrmann se desempeñaba como Director Técnico de Porsche AG . ^{[ 31 ]} En 1976, también se introdujo un alerón delantero de goma para contrarrestar el alerón más efectivo. ^{[ 18 ]} En 1978, Porsche introdujo otro diseño para el alerón trasero, el "teatray", una carcasa más cuadrada que albergaba el intercooler y que también era una opción para el 911SC. ^{[ 17 ] [ 32 ]}

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  Alerón trasero instalado de fábrica en el Ford Sierra RS Cosworth
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  Spoiler para Mitsubishi Lancer Evolution
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  Mercedes-Benz CLK GTR
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  Porsche 996 GT3
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  Alerón retráctil en un Bugatti Veyron
• 
  Dodge Charger de NASCAR

• Superficie sustentadora
• aleta trasera del coche
• Difusor
• Colgajo de camilla
• Lista de autopartes