La aerodinámica ha sido, desde los inicios de la automoción moderna, uno de los pilares fundamentales en el diseño de cualquier vehículo. Tradicionalmente, los ingenieros siempre se han esmerado en crear carrocerías que tuvieran un compromiso entre dos fuerzas opuestas: la resistencia al avance y la estabilidad direccional. Sin embargo, una silueta optimizada para gastar el mínimo combustible en autopista no suele ofrecer el mejor rendimiento en curvas rápidas, y viceversa.
Para resolver este conflicto de intereses físicos, nació la aerodinámica activa, que permite que el vehículo modifique su geometría exterior de forma automática (o bajo petición del conductor) en función de la velocidad, las necesidades de refrigeración, las fuerzas de aceleración lateral o longitudinal o el tipo de recorrido que se vaya a realizar. Así funciona la tecnología que ha pasado de los circuitos de competición a los coches de producción en serie:
Reducción del Cx
Para entender por qué un coche necesita cambiar de forma, es clave recordar la ecuación física de la resistencia aerodinámica de la fuerza de arrastre (Fa):
Fₐ = ½ · ρ · Cₓ · A · v²
En esta fórmula, ρ representa la densidad del aire; Cx es el coeficiente de penetración aerodinámica; A es el área frontal del vehículo y v es la velocidad. Dado que la resistencia crece de forma cuadrática respecto a la velocidad, a partir de los 80 km/h la resistencia aerodinámica pasa a ser una de las fuerzas dominantes (por encima de la fricción de los neumáticos con el asfalto).
Un coche con Cx bajo es ideal para consumir poco carburante a alta velocidad, pero puede aumentar el coeficiente de elevación, que recibe el nombre de «Cz» (es decir, el coche reduce su apoyo vertical sobre el asfalto medida que gana velocidad).
La aerodinámica activa rompe este compromiso. Cuando el vehículo circula a velocidades de crucero estables y no muy elevadas, el software de control configura la carrocería en modo de baja resistencia, suavizando las líneas para minimizar el consumo de carburante o maximizar la autonomía en el caso de los coches eléctricos. En cambio, si el conductor decide alcanzar una velocidad muy elevada, frena con intensidad buscando la máxima deceleración o afronta un tramo revirado, los componentes mecánicos se despliegan para generar downforce (carga aerodinámica vertical), empujando al coche hacia el suelo y aumentando el apoyo que los neumáticos, incrementado temporalmente la resistencia aerodinámica.
¿Qué componentes cambian?
La gestión activa del flujo de aire se realiza mediante diversos dispositivos distribuidos estratégicamente por la carrocería. Los más comunes y eficaces en la industria actual son los siguientes:
- Rejillas obturadoras activas (Active Grille Shutters): Situadas tras la calandra delantera, regulan el paso del aire hacia el radiador y los sistemas de refrigeración de las baterías o el motor térmico. Si las necesidades térmicas son bajas, las trampillas se cierran por completo. De este modo, el aire no entra en el vano motor, donde generaría turbulencias y frenaría el coche, sino que se mantiene más adherido y ordenado, reduciendo el coeficiente de penetración aerodinámica significativamente. Esto es relativamente frecuente encontrar en coches modernos.
- Alerones retráctiles: Ubicados generalmente en la parte de atrás del coche, modifican su ángulo de inclinación (incidencia) y su altura según la velocidad. A ritmos urbanos están ocultos en la carrocería para no romper la estética ni aumentar el arrastre, pero al llegar a cierta velocidad, se abren para estabilizar el eje trasero. En algunos deportivos de altas prestaciones, actúan además como aerofrenos mecánicos, colocándose en posición casi vertical durante frenadas de emergencia para apoyar al sistema de frenos convencional.
- Difusores variables: En los algunos vehículos de altas prestaciones, ciertos canales de aire pueden abrirse o cerrarse mediante compuertas motorizadas. Al alterar el paso del aire por la zona inferior, se modifica el efecto Venturi, controlando la presión bajo el coche para empujarlo contra el asfalto cuando las condiciones dinámicas exigen un paso por curva rápido y seguro.