Un alerón es un dispositivo aerodinámico automotriz cuya función de diseño es "impedir" el movimiento de aire desfavorable a través de la carrocería de un vehículo en movimiento, que generalmente se manifiesta como sustentación , turbulencia o resistencia. Los alerones en la parte delantera de un vehículo a menudo se denominan deflectores de aire .
Los alerones se instalan con frecuencia en los coches de carreras y deportivos de alto rendimiento , aunque también se han vuelto comunes en los vehículos de pasajeros. Los alerones se agregan a los automóviles principalmente por motivos de estilo y tienen poco beneficio aerodinámico o empeoran la aerodinámica.
El término "spoiler" se suele utilizar erróneamente como sinónimo de "ala". Un alerón de automóvil es un dispositivo diseñado para generar carga aerodinámica a medida que el aire pasa a su alrededor, no simplemente para alterar los patrones de flujo de aire existentes. [1] [2] En lugar de reducir la resistencia, los alerones de los automóviles en realidad la aumentan.
La aerodinámica desempeña un papel fundamental en el comportamiento de un automóvil a altas velocidades. Los vehículos deben ser estables y equilibrados en primer lugar a velocidades más bajas a través de su agarre mecánico a la carretera mediante el chasis, la suspensión y los neumáticos. [3] Luego, se pueden utilizar ayudas aerodinámicas para proporcionar las características necesarias de equilibrio y estabilidad a velocidades más altas. [3] Los alerones y los spoilers de un vehículo tienen poco efecto a bajas velocidades, ya que los diseños inadecuados pueden crear respuestas indeseables y reducir la estabilidad o la eficiencia del automóvil a altas velocidades. [3]
Dado que "spoiler" es un término que describe una aplicación, el funcionamiento de un spoiler varía según el efecto particular que se intenta estropear. Las funciones estándar de un spoiler incluyen interrumpir el flujo de aire que pasa por encima y alrededor de un vehículo en movimiento. Un spoiler estándar difunde el aire al aumentar la cantidad de turbulencia que fluye sobre la forma, "estropeando" el flujo laminar y proporcionando un colchón para la capa límite laminar. [ cita requerida ] Sin embargo, otros tipos de flujo de aire pueden requerir que el spoiler funcione de manera diferente y adopte características físicas muy diferentes.
A medida que una masa se desplaza a velocidades cada vez mayores, el aire del entorno afecta a su movimiento. Los alerones en las carreras se combinan con otras características de la carrocería o el chasis de los coches de carreras para cambiar las características de conducción que se ven afectadas por el aire del entorno.
A menudo, estos dispositivos están diseñados para ser altamente ajustables para adaptarse a las necesidades de las carreras en una pista determinada o para adaptarse a los talentos de un conductor en particular, con el objetivo general de alcanzar tiempos más rápidos.
El objetivo de muchos de los alerones que se utilizan en los vehículos de pasajeros es reducir la resistencia aerodinámica y aumentar la eficiencia del combustible . [4] Los vehículos de pasajeros pueden estar equipados con alerones delanteros y traseros. Los alerones delanteros, que se encuentran debajo del parachoques, se utilizan principalmente para disminuir el aire debajo del vehículo para reducir el coeficiente de resistencia aerodinámica y la sustentación.
Los autos deportivos se ven más comúnmente con alerones delanteros y traseros. Aunque estos vehículos suelen tener un chasis más rígido y una suspensión más rígida para ayudar en la maniobrabilidad a alta velocidad, un alerón aún puede ser beneficioso. Esto se debe a que muchos autos tienen un ángulo descendente relativamente pronunciado que va desde el borde trasero del techo hasta el maletero o la cola del vehículo, lo que puede causar la separación del flujo de aire. El flujo de aire se vuelve turbulento, creando una zona de baja presión, aumentando la resistencia y la inestabilidad (ver efecto Bernoulli ). Se podría considerar agregar un alerón trasero para hacer que el aire "vea" una pendiente más extendida y suave desde el techo hasta el alerón, lo que ayuda a retrasar la separación del flujo, y la mayor presión frente al alerón puede ayudar a reducir la elevación del auto al crear carga aerodinámica [ cita requerida ] . Esto puede reducir la resistencia en ciertos casos y, en general, aumentar la estabilidad a alta velocidad debido a la elevación trasera reducida.
Debido a su asociación con las carreras, los consumidores suelen considerar los alerones como "deportivos". En 1968, Craig Breedlove estableció un récord de milla de vuelo de 161,7335 millas por hora (260,28 km/h) en Bonneville Salt Flats con un AMC Javelin V8 de 304 pulgadas cúbicas (5,0 L) de producción preparado que presentaba el exclusivo alerón montado en el techo de Breedlove. [5] Los estilistas de AMC fabricaron más tarde un perfil aerodinámico de fibra de vidrio sobre la ventana trasera que se convirtió en una opción de fábrica en los Javelins de 1969. Las pruebas realizadas por la revista Car Life no indicaron ninguna mejora en la reducción de la elevación a velocidades inferiores a 115 mph (185 km/h). [6] [7] Esta característica fue reemplazada y homologada en 1970 por AMC con un alerón de cola de pato de gran tamaño montado en la tapa del maletero diseñado por Mark Donohue y Roger Penske . [8] [9] [6] Esta característica probada en carreras se convirtió en equipo estándar en todos los modelos AMC Javelin AMX de 1971 a 1974. [10]
Sin embargo, "los alerones que se encuentran en los modelos más lujosos rara vez proporcionan un beneficio aerodinámico adicional". [11] La gran mayoría de los diseños no hacen nada, excepto las unidades de fábrica en los autos de competición y deportivos de alta gama, mientras que algunos fabricantes revelan que sus "alerones son solo para la apariencia". [12] Además, "también se debe prestar atención a los lados del automóvil" para lograr una reducción de la resistencia, como técnicas para reducir el área de la sección transversal en la parte trasera del automóvil para reducir el volumen dentro de la estela como en el caso de un diseño de cola de barco que se extiende hacia atrás hasta un punto fino. [11]
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Los alerones suelen estar hechos de materiales ligeros a base de polímeros, entre los que se incluyen:
Un alerón activo se ajusta dinámicamente mientras el vehículo opera según las condiciones presentadas, cambiando el efecto de despojo, la intensidad u otros atributos de rendimiento. Se encuentra con mayor frecuencia en autos deportivos y otros automóviles de pasajeros, la forma más común es un alerón trasero que se retrae y se esconde parcial o totalmente en la parte trasera del vehículo, luego se extiende hacia arriba cuando el vehículo excede una velocidad específica, como el alerón activo en el Bugatti Veyron . Los alerones delanteros activos también se han implementado en modelos específicos, en los que el alerón delantero o la presa de aire se extiende más hacia la carretera debajo para reducir la resistencia a alta velocidad. En la mayoría de los casos, el despliegue del alerón se logra con un motor eléctrico controlado automáticamente por la computadora de a bordo u otros dispositivos electrónicos, generalmente en función de la velocidad del vehículo, la configuración del conductor u otras entradas. A menudo, el conductor puede desplegar manualmente el alerón si lo desea, pero es posible que no pueda retraerlo por encima de cierta velocidad porque hacerlo podría disminuir peligrosamente las cualidades de manejo a alta velocidad del vehículo.
Los alerones activos pueden ofrecer ventajas adicionales en comparación con los alerones fijos. Estéticamente, pueden permitir una apariencia más limpia o menos desordenada cuando el vehículo está estacionado o circula a baja velocidad, cuando es más probable que lo observen. Un alerón que se esconde puede resultar atractivo para los diseñadores de vehículos que buscan mejorar la aerodinámica a alta velocidad (por ejemplo, el Porsche 911 o el Audi TT ) sin cambiar drásticamente su apariencia. Ocultar un alerón a baja velocidad también puede mejorar la aerodinámica. A baja velocidad, un alerón fijo puede aumentar la resistencia y hace poco por mejorar el manejo del vehículo debido a que tiene poco flujo de aire sobre él. Un alerón delantero retráctil puede reducir el roce del coche en los bordillos u otras imperfecciones de la carretera, al mismo tiempo que reduce la resistencia a alta velocidad.
Los ventiladores eléctricos, como los del Chaparral 2J , hacen el equivalente a los alerones y aumentan la carga aerodinámica, y por lo tanto la tracción y el manejo del vehículo (véase efecto suelo ). Se sigue investigando el uso de ventiladores para alterar la aerodinámica de los vehículos. [14]
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Los camiones pesados, como los tractores de larga distancia , también pueden tener un alerón en la parte superior y en los costados de la cabina para reducir la resistencia del aire causada por el remolque que remolcan, que puede ser más alto que la cabina y reducir drásticamente la aerodinámica del vehículo sin el uso de este alerón. Los remolques que remolcan también pueden estar equipados con alerones inferiores que se inclinan hacia afuera para desviar el aire que pasa por las ruedas del eje trasero.
Los trenes pueden utilizar alerones para inducir la resistencia (como un freno de aire). Un prototipo de tren de alta velocidad japonés , el Fastech 360 , está diseñado para alcanzar velocidades de 400 km/h (250 mph). Su morro está diseñado específicamente para atenuar el efecto del viento asociado con el paso por túneles y puede desplegar "orejas" que reducen la velocidad del tren en caso de emergencia al aumentar su resistencia.
Algunos coches de carreras modernos emplean un alerón situacional pasivo llamado alerón de techo . La carrocería del coche está diseñada para generar carga aerodinámica mientras se conduce hacia adelante. Estos alerones de techo se despliegan cuando la carrocería del coche gira para viajar en reversa, una condición en la que la carrocería genera sustentación en su lugar. Los alerones de techo se despliegan porque están empotrados en un bolsillo en el techo. La baja presión sobre este bolsillo hará que los alerones se desplieguen y contrarresten parte de la sustentación generada por el coche, haciéndolo más resistente a perder el contacto con el suelo. Estos dispositivos se introdujeron en 1994 en NASCAR después del accidente de Rusty Wallace en Talladega . [15]
Cuando el Porsche 911 Turbo debutó en agosto de 1974, con grandes alerones traseros ensanchados, inmediatamente se los denominó colas de ballena. [16] [17] [18] Diseñados para reducir la elevación de la parte trasera y así evitar que el automóvil se sobrevirara a altas velocidades, [19] se pensó que los bordes de goma de los alerones de cola de ballena eran "amigables con los peatones". [20] El Turbo con su cola de ballena se volvió reconocible. [21] [22] A partir de 1978, el alerón trasero fue rediseñado y se lo denominó "bandeja de té" debido a sus lados elevados. [23] Las colas de ballena del Porsche 911 se usaron junto con un alerón de mentón unido al panel de cenefa frontal, que, según algunas fuentes, no mejoraba la estabilidad aerodinámica . [24] Es menos eficaz para multiplicar la carga aerodinámica que las tecnologías más nuevas, como un perfil aerodinámico , [25] "un alerón trasero que corre a lo largo de la base de la ventana del portón trasero", [26] o "un alerón controlado electrónicamente que se despliega a aproximadamente 50 mph (80 km/h)" [27]
La cola de ballena llegó poco después de la "cola de pato" de 1973 o Bürzel en alemán (como parte del programa E ), un alerón trasero más pequeño y menos ensanchado instalado en el 911 Carrera RS (que significa Rennsport o deporte de carrera en alemán), opcional fuera de Alemania. [16] [18] La cola de ballena se diseñó originalmente para los autos de carrera Porsche 930 y Porsche 935 en 1973, y se introdujo en el Turbo en 1974 (como parte del programa H ); también fue una opción en los Carreras sin turbo a partir de 1975. [28] [29] Ambos tipos de alerones se diseñaron mientras Ernst Fuhrmann se desempeñaba como Director Técnico de Porsche AG . [30] En 1976, también se introdujo un alerón delantero de goma para compensar el alerón más efectivo. [17] En 1978, Porsche introdujo otro diseño para el alerón trasero, el "teatray", un recinto más cuadrado que acomodaba el intercooler y que también era una opción para el 911SC. [16] [31]
Los alerones de cola de ballena del Porsche 911 se convirtieron en una declaración de moda, [32] y el término se ha utilizado para referirse a los grandes alerones traseros de varios automóviles, incluidos Ford Sierra RS , [33] Chevrolet Camaro , [34] y Saab 900. [ 35] Los alerones de cola de ballena también aparecen en la parte trasera de triciclos , [36] camiones, [37] barcos, [38] y otros vehículos.
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