Nuevas tecnologías:
El Centro de Investigaciones Ames de la NASA, situado en Mountain View, California, Estados Unidos, tiene el túnel aerodinámico más grande del mundo. En él estudian aviones, naves espaciales y también prueban autos de carreras.
Túnel aerodinámico de la NASA
El túnel Ames, que al visitarlo causa una verdadera impresión de grandiosidad, tiene capacidad para un avión de tamaño real con una envergadura de hasta 30 metros y presenta una longitud de 426 metros y 55 metros de altura. Los equipos de los autos que participan en las carreras de NASCAR (National Association for Stock Car Racing) trabajan duro para reducir la resistencia al viento del vehículo. Una menor resistencia permitirá que el auto se mueva más rápidamente y queme menos combustible durante la carrera. El gigantesco túnel es nombrado así en honor al físico norteamericano Joseph S. Ames (1864-1943). El centro de investigaciones, que en la actualidad dirige Pete Worden, fue fundado el 20 de diciembre de 1939, con el objetivo de participar en pruebas de la aerodinámica de las hélices de los aviones. No obstante, y con el correr de los años el centro
ha experimentado muchas modificaciones y se ha incorporado la mejor tecnología del mundo para estudiar los vuelos espaciales, todo lo relacionado con la computación al más alto nivel y las formas de los automóviles y camiones. Existen muchos tipos de túneles del viento con nombres interesantes. Están los túneles de Baja Velocidad (la velocidad del viento llega hasta 400 km/h), los Transónicos (cercanos a la velocidad del sonido, es decir 1.223 km/h), Supersónicos (hasta 5 veces la velocidad del sonido) e Hipersónicos (entre 5 y 15 veces la velocidad del sonido). En los túneles de pruebas, tanto de tamaño natural como de escala reducida, las dimensiones transversales del canal en que se crea el flujo de aire y de donde se toman los datos, deben ser tales que las modificaciones provocadas en el flujo de aire por el modelo no afecten a la periferia de dicho flujo. Además, para que no se produzcan turbulencias conviene que el paso desde las bajas a las elevadas velocidades del aire, necesarias para las pruebas, se realice rápidamente; por este motivo el canal tiene forma de tobera que se estrecha rápidamente. Después de la tobera se encuentra la cámara de medición, siguiendo luego un difusor en el que el aire queda notablemente frenado antes de salir al exterior o de volver al circuito.
Reduciendo la resistencia al avance
Los ingenieros de la NASA y del Centro Ames es- timan que es posible ahorrar 10 mil millones de dólares anualmente en el costo del combustible Diesel para los vehículos comerciales mejorando su aerodinámica. Los estudios se han realizado en cooperación entre Ames y el Lawrence Livermore National Laboratory, además del apoyo del Departamento de Energía de Estados Unidos. Como vehículo de ensayos se eligió a un camión Navistar de última generación del tipo pesado tractor con semirremolque. Los especialistas estiman que las mejoras en los dispositivos aerodinámicos y las formas del vehículo aumentarán la eficiencia del combustible en un 13 por ciento. Los camiones con semirremolque consumen el 12 por ciento del gasoil del país, con 21 millones de barriles por día. El promedio del consumo de gasoil de estos camiones es de 3,78 litros cada 9,6 kilómetros. Con una reducción del dos por ciento en la resistencia al avance se ahorran 1.077 millones de litros de combustible por año. En el túnel de Ames se realizan todo tipo de estudios sobre los camiones y se mejora su aerodinámica con alerones y aditamentos especiales, además de concebir mejores espejos de puertas y faros. El alerón superior (el de la cabina) juega un rol fundamental en la mejor forma de introducirse en la masa del aire. El director Worden señala que las simulaciones por computadora pueden identificar las zonas críticas de resistencia al avance alrededor del camión, como
la base del remolque, la parte inferior y la distancia que separa al tractor del remolque. Los técnicos estiman que trabajando sobre estos factores aerodinámicos la industria del camión puede aumentar hasta en un 20 por ciento la eficiencia energética de los rodados. A velocidades de autopista, un camión con semirremolque utiliza más del 50 por ciento de la energía producida por el motor es utilizada para superar la resistencia del aire, mientras que otro 30 por ciento es consumido por la resistencia al rodaje.
Comportamiento del flujo de aire
En el túnel la instalación permite efectuar estudios de aerodinámica sobre cuerpos o máquinas destinados a moverse con notable velocidad con relación al aire que los rodean. Prácticamente, en tales instalaciones las condiciones de funcionamiento están invertidas: el automóvil o unidad comercial permanecen quietos y se crea mediante gigantescos ventiladores un flujo de aire que lo embiste para que sea posible mediar todas las reacciones y los efectos de la corriente de aire sobre el cuerpo en examen. Además del túnel normal, donde se simula exclusivamente el movimiento del vehículo, existe el túnel climatizado, en el que pueden reproducirse las condiciones de temperatura y de clima características de cada estación; así, este tipo de instalación sirve para determinar las dimensiones del radiador y de los sistemas de climatización y ventilación.
En los bólidos de NASCAR
Para los automóviles de carreras el túnel de Ames resulta un factor decisivo a la hora de obtener las más altas prestaciones. Al fin y al cabo, el flujo de aire puede actuar de seis maneras distintas sobre el automóvil, y de éstas sólo cuatro son importantes: la resistencia frontal, la resistencia de elevación, la fuerza lateral y el momento de efecto de rotación, que intenta desviar el automóvil y puede afectar a su estabilidad. Los de aerodinámica del centro Ames destacan que, cuando el viento sopla en todas direcciones menos frontalmente, algunos automóviles con muy buen coeficiente de resistencia aerodinámica pueden tener problemas, de notable elevación en uno o ambos extremos y de estabilidad lateral pobre con vientos laterales. Estos expertos consideran que hay otros coeficientes, aparte del de resistencia aerodinámica, de los que es importante preocuparse y que tienen la misma trascendencia. En los bólidos de NASCAR se estudian con mucho detenimiento los alerones delanteros y posteriores, así como la aerodinámica activa, es decir los complementos que tienen movimiento variable y automático de acuerdo a las condiciones del clima en el circuito y otros factores clave. Estos alerones especiales son accionados por motores eléctricos o hidráulicos, con mando computadorizado. También merecen una especial atención las ruedas y la parte inferior que provoca el llamado efecto suelo.