Diseñan alerones flexibles para camiones que ahorran combustible
Un equipo de investigación de las Universidades de Jaén y Granada ha validado un accesorio para vehículos de carga pesada que reduce el consumo de combustible en un 3% de media aplicando unos alerones que reducen la resistencia al viento en carretera.
Equipo del Grupo de Mecánica de Fluidos e Interacción Fluido-Estructura de la Universidad de Jaén, responsables del trabajo.
Los vehículos de grandes dimensiones dedicados al transporte de mercancías suelen tener formas prismáticas rígidas debido a que se persigue la mayor capacidad posible. Por ello, tienen muy limitadas las posibilidades en el diseño de su estructura para hacerlos más aerodinámicos. Esto repercute directamente en el consumo de combustible, ya que la resistencia al viento es mayor en prismas marcados que en formas ya habituales de otros vehículos convencionales, más redondeadas y suaves.
Sin embargo, la estructura puede hacerse más aerodinámica con la colocación de accesorios que minimicen el impacto del aire. Así, en el artículo ‘Experimental study on the effect of adaptive flaps on the aerodynamics of an Ahmed body’ publicado en la revista Physical Review Fluids los expertos proponen la colocación de unas alerones con bisagras móviles y flexibles en la parte trasera de los camiones que consiguen regular el flujo de viento alrededor del prisma, reduciendo su resistencia aerodinámica hasta un 10%, lo que podría suponer hasta un 3% menos en el consumo de combustible.
Los investigadores han verificado sus hipótesis mediante la simulación numérica y posteriormente, en túneles de viento, tanto de escala de laboratorio como industrial. “Actualmente, estamos en la fase de pruebas en circuito real, pero todo indica que los resultados serán igual de optimistas que los realizados en los ensayos previos”, indica a la Fundación Descubre el investigador de la Universidad de Jaén, José Ignacio Jiménez González, responsable del proyecto y autor del artículo.
Así, el estudio podría influir en el diseño de camiones más eficientes desde el punto de vista aerodinámico, lo que conlleva una reducción en el consumo energético de los mismos y además, una mejora en la estabilidad y el rendimiento en carretera de estos vehículos de carga pesada.
Faldones, viseras y alerones flexibles para ahorrar gasolina
Hoy día es habitual encontrar camiones con viseras o faldones que cumplen esta misma función: reducir el impacto del viento para mejorar las capacidades de conducción y disminuir el consumo de combustible.
Los expertos dan un paso más al diseñar un accesorio eficaz con este objetivo pero que además se adapta de manera automática a las condiciones de viento en cada momento. Es decir, las bisagras con las que se articulan los alerones se abren o se cierran en función de la velocidad y el viento para regular las corrientes de aire que se producen en la parte trasera del camión, conocido como estela turbulenta. Ésta contribuye a la resistencia aerodinámica del camión y tiende a frenar el vehículo por lo que es necesario aplicar mayor potencia para mantener la velocidad y, por tanto, se requiere un mayor consumo de combustible.
Los expertos han analizado en túnel de viento las características en el comportamiento de los alerones mediante sensores que miden el coeficiente de arrastre.
El prototipo de los alerones fabricado para ensayos en escala real está construido con fibra de vidrio, un material resistente y flexible que evita posibles vibraciones que podrían perjudicar la conducción. Al mismo tiempo, la colocación de bisagras rotatorias otorga la capacidad de adaptación al viento logrando una aerodinámica más ajustada a cada circunstancia concreta.
De esta manera, los investigadores han analizado previamente en túnel de viento todas las características en el comportamiento de los alerones mediante sensores que miden el coeficiente de arrastre comparándolo con el mismo vehículo en similares circunstancias sin los accesorios. También han evaluado el consumo de combustible asociado a la reducción de la resistencia en ambos casos.
Los análisis previos se han realizado en un túnel de viento de laboratorio, con unas dimensiones aproximadas de un metro cuadrado en la Universidad de Jaén. También los han validado a escala industrial en el Instituto Interuniversitario De Investigación Del Sistema Tierra En Andalucía con un túnel de cuatro metros cuadrados. En estos espacios se simula de una manera controlada el flujo de aire alrededor de modelos a escala en condiciones alineadas y de flujo cruzado. Esto permite a los investigadores realizar pruebas y experimentos para comprender mejor la aerodinámica de cualquier objeto o vehículo.
Las bisagras con las que se articulan los alerones se abren o se cierran en función de la velocidad y el viento para regular las corrientes de aire que se producen en la parte trasera del camión.
Los modelos de camiones utilizados en el trabajo son de tipo Ahmed, muy usados en pruebas aerodinámicas para estudiar el comportamiento del flujo de aire alrededor de vehículos de carga pesada. Se caracteriza por su forma prismática rectangular, una cabina frontal plana y una parte trasera cuadrada.
El trabajo se ha financiado mediante el proyecto ‘Prueba de Concepto 2021: Obtención de prototipos, protección y potencial transferencia de dispositivos optimizados de mejora aerodinámica para vehículos pesados de carretera’ dentro del área de conocimiento de ‘Producción industrial, ingeniería civil e ingenierías para la sociedad’ del Ministerio de Ciencia e Innovación.
Referencias
J.M. Camacho Sánchez, M. Lorite Díez, J.I. Jiménez González, O. Cadot, y C. Martínez Bazán. ‘Experimental study on the effect of adaptive flaps on the aerodynamics of an Ahmed body’. Physical Review Fluids. 2023.
