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¿Como calcular el coeficiente Aerodinámico de nuestro Centauro?_TM

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tulio mancilla

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Usuario Intermedio
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Hay que partir de:  Es un proceso matematico que pueda resolverse calculando, cada superficie del auto?interacciona con las demas y encima de todo esto esta el hecho de que no lo hace igual a cualquier velocidad?.
"Sabemos que los autos tienen un diseño en particular que beneficia a su avance contra el viento, eso lo llamamos aerodinámica. Pero es importante conocer las fuerzas que actúan contra el auto y cómo la miden los fabricantes a la hora de elaborar sus máquinas.Dos son las fuerzas que se oponen al avance de un auto cuando circula por una carretera completamente llana: la resistencia del aire al avance del auto y la resistencia a la rodadura de los neumáticos con el suelo. Ahora, lo que mide el coeficiente Cx es cómo influye la forma del auto en la resistencia que presenta el aire a su avance. Se trata únicamente de la influencia de la forma, por lo que el Cx es totalmente independiente del tamaño del auto y de su masa o de cualquier otra magnitud medible de los automóviles. Sólo depende de la forma, y cómo la forma no tiene unidades de medida, el coeficiente Cx tampoco.

Se trata de una magnitud adimensional que influye de forma decisiva en la resistencia aerodinámica al avance de los autos. Otros elementos que afectan en la resistencia aerodinámica al avance son todos aquellos que influyen en la fuerza resultante que imprime el aire en dirección contraria al sentido del avance del auto; por ejemplo la densidad del aire: cuanto más denso sea el aire, más se opone a que el auto avance. También afecta el tamaño del auto que, como veíamos antes, no influye en el coeficiente Cx, pero sí en la fuerza que opone el aire al avance del automóvil. En realidad lo que influye del tamaño es la superficie frontal, es decir, las superficies verticales del auto. Precisamente, lo que permite conocer el coeficiente Cx es, a igualdad de superficie frontal, cuál de los autos ofrecerá menos resistencia aerodinámica al avance.

Por último, otro factor que influye decisivamente es la velocidad, ya que perjudica de forma exponencial. Es decir, la resistencia aerodinámica al avance es proporcional al cuadrado de la velocidad a la que se circule, a la densidad del aire, al coeficiente Cx y a la superficie frontal del vehículo.

Control de formas

De estos cuatro factores, dos están en manos de los constructores, uno (la velocidad) lo determina el conductor, y el otro viene dado por las condiciones atmosféricas. De los dos primeros, los fabricantes hacen hincapié en la superficie frontal, pero sobre todo se empeñan en mejorar la forma para reducir el coeficiente Cx, que se mide de modo experimental mediante un meticuloso proceso en los túneles de viento. Hay que decir que, además del coeficiente Cx, también se miden los coeficientes Cy y Cz, que son los índices de resistencia aerodinámica en la dirección transversal del vehículo y en la vertical.

El coeficiente transversal es importante, ya que la dirección de incidencia del viento sobre el vehículo no es siempre longitudinal. El viento de costado es habitual, y es necesario saber qué influencia tiene sobre el comportamiento dinámico del vehículo. Asimismo, hay un componente vertical de fuerzas que no influyen teóricamente sobre la resistencia al avance (aunque sí lo hacen, ya que están relacionadas con el coeficiente Cx y Cy), pero que afectan directamente a la estabilidad. Se trata del coeficiente de elevación Cz, que indica la tendencia de la carrocería a elevarse o a incrementar su presión contra el suelo.

Cálculo de fuerzas

La fuerza creada por la resistencia aerodinámica que se opone al movimiento del auto, es igual al producto de la densidad del aire por la superficie frontal, por la velocidad al cuadrado y por el coeficiente Cx de resistencia aerodinámica dividido por dos. Gracias a esta relación, se puede hallar el coeficiente de resistencia aerodinámica si se conocen los otros factores. La densidad del aire es relativamente fácil de medir, así como la superficie frontal del auto y la velocidad a la que circula. Por otro lado se sabe que la aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza que recibe e inversamente proporcional a su masa.

Conociendo estas relaciones y los parámetros antes mencionados, se puede calibrar el coeficiente Cx si se mide la desaceleración de un vehículo a partir de dos velocidades diferentes, en condiciones de viento y en absoluta calma. Si tomamos por ejemplo velocidades de partida de 40 Km/h y 60 Km/h, la resistencia a la rodadura se puede considerar constante, por lo que la diferencia de desaceleración sólo se debe a la fuerza de oposición aerodinámica. Basta con medir los tiempos en que el auto tarda en disminuir en cinco kilómetros su velocidad para conocer las diferentes desaceleraciones, y se halla con facilidad el coeficiente Cx ya que tenemos dos ecuaciones con dos incógnitas: el Cx y la resistencia a la rodadura.

El túnel de viento

Sin embargo, lo que resulta prácticamente imposible es encontrar las condiciones ideales de viento que se necesitan para esta medición. Por ello, los coeficientes de resistencia aerodinámica se determinan en condiciones artificiales en los denominados túneles de viento. Se trata de instalaciones muy complejas, en las que un gran ventilador crea corrientes de aire adecuadas para medir la resistencia aerodinámica de diferentes cuerpos.

Como se trata de valores experimentales, es necesario calibrar el túnel y aplicar los factores de corrección necesarios en función de las características propias de cada instalación. Para medir los esfuerzos que el aire aplica sobre los autos, las ruedas se sitúan sobre balanzas de precisión. De esta forma se halla experimentalmente el coeficiente de penetración aerodinámica de los vehículos y se buscan soluciones para mejorarlos. Ello supone largas horas de prueba en el túnel de viento, con la ayuda de sistemas de medición de alta precisión.

Trabajo de los fabricantes

Como hemos visto, dos son las magnitudes sobre las que un fabricante puede trabajar para disminuir la resistencia al avance de origen aerodinámico. La primera es la superficie frontal y la segunda el coeficiente de penetración. La reducción de la superficie frontal va en detrimento de la habitabilidad y de la comodidad de acceso al vehículo. Cuanto más bajo y estrecho sea un auto, menor es su superficie frontal, pero debe guardar las dimensiones mínimas adecuadas para cumplir con el fin para el que está pensado, es decir, para transportar gente.

El campo de actuación sobre la forma es más amplio, aunque en la actualidad los vehículos están muy elaborados y el descenso continuado de coeficientes de penetración que se produjo, desde mediada la década de los setenta hasta finales de la década de los ochenta, se ha estancado. Los mejores coeficientes Cx actuales se sitúan en torno a 0,30, y cada centésima que se consigue rebajar de este valor requiere muchas horas de túnel de viento.

En la década de los 90, incluso puede decirse que se ha relajado la obsesión por la aerodinámica. Por ejemplo, se han abandonado líneas cuya curvatura del techo ponía en entredicho la habitabilidad de las plazas posteriores o se han sustituido los carenados que dificultaban la refrigeración de los frenos. También la refrigeración del motor, la aireación interior del vehículo o el funcionamiento de los limpiaparabrisas a elevadas velocidades, está influido por el estudio aerodinámico. El objetivo consiste en combinar las necesidades del funcionamiento habitual de un automóvil con un bajo coeficiente de penetración aerodinámica que permita obtener un reducido consumo de combustible, elevada velocidad punta y baja sonoridad".


Entonces el Cx de nuestro Centauro debe estar entre  0,30 y 0,31 alcanzado en el túnel del viento...! estas cifras son espectaculares.
saludos

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