domingo, 13 de julio de 2014

La aerodinamia y los autos del ayer

La aerodinamia ha estado presente en los automóviles desde su inicio. Si bien los primeros autos eran carruajes sin caballos, los autos para batir récord seguían los conceptos de la aerodinamia. Hoy veremos cómo la aerodinamia entra de lleno en la industria automotriz a mediados de los años veinte.

Tres ejemplos de autos con forma de huso simétrico. De arriba abajo tenemos el Jamais contente de Jenatzy del año 1899, el Siluro Ricotti de Castagna del año 1913 y el Tropfenwagen de Rumpler del año 1921. Dibujos de la Enciclopedia Salvat del Automóvil de 1974.


En un principio los automóviles eran meros carruajes de caballos motorizados. Es así que se los denominaba carruajes sin caballos. Hasta los inicios del siglo XX los automóviles seguirán con carrocerías de este tipo. Paulatinamente las carrocerías se irán modernizando y cambiando de a poco su fisonomía.

Pero no será hasta 1920 que las empresas automotrices tomarán conciencia de las leyes de la aerodinamia para fabricar las carrocerías de los autos. Si bien hubo intentos aerodinámicos en autos construido con el fin de batir récord de velocidad, estos no se vieron reflejados en los autos de calle por ser diseños que no se aplicaban a carrocerías comunes y corrientes.

Las formas ahusadas o de gota de agua podían ser aerodinámicas pero muy poco prácticas para la construcción de un automóvil de calle. Hay varios ejemplos. Tal vez uno de los primeros intentos fue el Jamais contente de Jenatzy que en el año 1899 logró superar los 100 kilómetros por hora con una carrocería en forma de huso simétrico y con motor eléctrico.

Desde arriba: el Maybach Jaray de 1935, el Lancia Aprilia de 1937, el Porsche 365 B de 1959 y el Citroën DS 19 de 1955, son automóviles que responden al huso asimétrico que se denomina forma J por Jaray. Dibujos de la Enciclopedia Salvat del Automóvil de 1974.

También en esta línea se encuentran el Siluro Ricotti sobre la base de un Alfa 40/60 HP que carrozara Castagna en el año 1913 y hasta tuvo su versión descubierta. El otro claro ejemplo de forma de gota de agua es el Tropfenwagen (vehículo en gota, en alemán) de Rumpler del año 1921. Estos dos modelos de autos no era posible construirlos en los años que aparecieron.

Las formas alargadas de sus carrocerías los hacían poco prácticos y difíciles de construir a gran escala. Pero debido a las velocidades y potencias que iban sumando los automóviles es que las empresas automotrices comienzan a realizar estudios aerodinámicos en los años veinte. Y es precisamente en la década del 20 al 30 donde aparecen una gran cantidad de automóviles que eran meros estudios de diseño o prueba de carrocerías.

Pero en el año 1923 Jaray plantea una forma de carrocería que era compuesta por un cuerpo inferior de perfil alar con la sección ligeramente estrechada por delante y por detrás con un semihuso superpuesto, que era el habitáculo. Este diseño es conocido como forma J, por Jaray. Varios automóviles construidos a partir de los treinta siguieron este patrón aerodinámico, por ejemplo el Maybach Jaray del año 1935 y veinte años más tarde el famoso Citroën DS 19 del año 1955.

Varios ejemplos de automóviles de cola trunca con la forma K por Kamm.
Dibujos de la Enciclopedia Salvat del Automóvil de 1974.

Pero el mayor inconveniente de la forma J es su cola alargada. Además de tener elevada sustentación, que es una fuerza que tiene a elevar el vehículo. Pero estudios posteriores de W. E. Lay sobre modelos a escala reducida y vehículos a tamaño real en el túnel aerodinámico de la Universidad de Michigan y otros estudios de Ann Arbor en el año 1933 y de W. Kamm en el año 1935, llegaron a la conclusión que si se cortaba la cola del vehículo, dentro de ciertos límites, no se afectaba la aerodinamia e incluso se la mejoraba por presentar una menor resistencia.

Fueron estudios lo que determinaron que truncar la cola de un auto era beneficioso para la penetración aerodinámica y no fue algo azaroso. A este tipo de forma aerodinámica se la denominó K, por Kamm, y se comienza a ver aplicada en los autos de serie hacia finales de la década del cincuenta. Su mayor desarrollo lo veremos en los años sesenta con una infinidad de autos de calle y deportivos que respondían a este diseño. Los automóviles “fast back” o cola trunca responden a la forma K.

La industria automotriz mundial comenzará a realizar pruebas en túneles de viento especialmente construidos. En un principio para realizar experimentos en modelos a escala y más tarde en autos de tamaño real. Enormes salas acondicionadas donde se llegan a reproducir no solo viento soplando en todas direcciones sino incluso diferentes climas. Porque con el correr de las décadas surgió otro problema: los vientos laterales.

El semihuso es ventajoso cuando el auto tiene escaso o nulo despeje porque se forma un plano de simetría entre el semihuso y la imagen especular que disminuye al mínimo la resistencia aerodinámica. Pero no se adapta bien a los autos de calle como el caso del Escarabajo de 1939, pero sí para un Porsche 908 de 1970 de la categoría Prototipos. Dibujos de la Enciclopedia Salvat del Automóvil de 1974.

En rutas abiertas puede ser un grave problema para los autos que circulan, pero ese dilema se vio agravado por la cantidad de autopistas que comenzaron a aflorar por las grandes ciudades. Una forma de resolverla fue con laterales redondeados. La máxima expresión de este tipo de carrocerías fue el Jaguar Tipo E o Type E.

Otro problema que apareció fue la relación entre la sustentación y la línea de eje o línea de los baricentros. Pero recién fue deducida en el año 1960 y dada a conocer a la opinión pública cuatro años más tarde. Los estudios llegaron a la conclusión que un automóvil debía tener parte de su carrocería con concavidad hacia abajo, que produce sustentación, y parte con la concavidad hacia arriba que produce antisustentación, que es una fuerza hacia abajo que mejora la adherencia y la estabilidad del automóvil.

Siguiendo estos parámetros es que se realizaron varios autos experimentales para probar estas teorías. Muchos fueron solo prototipos, pero algunos se convirtieron en autos de serie como es el caso del NSU RO 80 aparecido en el año 1967 y que estaba muy adelantado para su época. No solo por el tipo de carrocería berlina de cuatro puertas que ofrecía, sino también por su motor Wankel. Pero era un claro ejemplo de las deducciones aerodinámicas a las que se había llegado.

El NSU RO de 1967 con la carrocería con parte de concavidad hacia arriba y hacia abajo. Con bajo Cx buena estabilidad contra vientos laterales y estabilidad a altas velocidades. Fotografía de la Enciclopedia Salvat del Automóvil de 1974.

La idea es tener un Cx, coeficiente aerodinámico lo más bajo posible que ronde los 0,30 o 0,25. Pero no siempre se logra o resulta imposible para un determinado tipo de automóvil. Otra creencia es que todos los deportivos tienen un bajo Cx y a veces nos encontramos con la sorpresa que un auto de calle de cuatro puertas tiene un valor similar o más bajo.

Hace un tiempo una de las preguntas del domingo era responder si el Renault 4 tenía un mayor Cx que el Jaguar Tipo E. A simple vista parece una respuesta cantada, sin embargo el Renault 4 tiene un Cx más bajo que el auto deportivo inglés. De ahí que las colas truncas produzcan menos turbulencias que las colas afinadas o con caídas pronunciadas desde el techo del auto.

Un repaso a como ha ido cambiando la forma de las carrocerías de los automóviles hasta llegar a un presente donde todos los autos se parecen porque tienen un Cx similar y no hay otra manera de lograrlo que con ese tipo de trompa y de cola. Pero el aumento de las potencias de los motores y el consiguiente incremento de las velocidades máximas pusieron el énfasis en lograr carrocerías más aerodinámicas. También el reducir el peso de los materiales utilizados en la construcción de esos autos mejoró el consumo. Pero ese es otro tema a tratar.

Los dibujos y fotografía que acompañan esta nota sobre la aerodinamia fueron tomados de la Enciclopedia Salvat del Automóvil del año 1974 editada en España.

Mauricio Uldane
Editor de Archivo de autos



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