En el ojo del huracán
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En el ojo del huracán

La aerodinámica se puede medir: en el túnel de viento se demuestra el arte de los diseñadores de Mercedes-Benz.

El nuevo Actros consume hasta un cinco por ciento menos de combustible que su predecesor. Esto también se debe a su aerodinámica mejorada. Para este logro fueron necesarios ensayos en el ordenador, en la carretera... y también en el túnel de viento.

Se podría usar perfectamente el enorme ventilador como escenografía para la última producción de Hollywood, concretamente como si fuera el propulsor de un enorme barco. El ventilador axial presenta 8,5 metros de diámetro, y las nueve aletas pintadas en rojo tienen cada una 2,5 metros de longitud. Las fotos están tomadas realmente ese día en la instalación. Sin embargo, las fotos de Michael Hilgers, director de CAE Vehicle Functions en el desarrollo de vehículos industriales de Mercedes-Benz, no son en movimiento, sino retratos convencionales. 

Aquí, en el túnel de viento de Daimler AG en Stuttgart-Untertürkheim, Hilgers y sus colegas han realizado una contribución decisiva para que el nuevo Actros sea aún más aerodinámico y, por tanto, tenga un consumo de combustible más eficiente que cualquiera de sus modelos precedentes.

Esta cifra subraya lo trascendental que es la aerodinámica: en un camión actual utilizado para el tráfico de larga distancia europeo, aproximadamente una tercera parte de la energía mecánica disponible se destina a superar la resistencia del viento. Cuanto menor sea dicha resistencia, es decir, cuanto más aerodinámico sea el camión, tanto menor será su consumo. En relación con su predecesor, el nuevo Actros permite un ahorro de combustible de hasta un cinco por ciento. La MirrorCam optimizada desde el punto de vista aerodinámico que sustituye a los retrovisores clásicos explica por sí sola un 1,3 por ciento de esa mejora.

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Michael Hilgers, director de CAE Vehicle Functions en el desarrollo de vehículos industriales de Mercedes‑Benz, presenta la potencia del ventilador en el túnel de viento de Untertürkheim.

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250

kilómetros por hora es la velocidad máxima del viento que puede generar el ventilador del túnel de viento.

¿Pero cómo hacen las pruebas en concreto los ingenieros? Si es necesario, el ventilador del túnel de viento puede generar una tormenta con velocidades de hasta 250 kilómetros por hora. Para las pruebas, el vehículo se coloca sobre una placa giratoria con una báscula integrada. Así se pueden simular las condiciones de flujos más variadas alrededor del vehículo.

«Realizamos pruebas aleatorios para confirmar la mejora aerodinámica de los componentes del prototipo.»

Michael Hilgers, responsable de CAE Vehicle Functions

El objetivo de estas simulaciones es optimizar el valor cw de un camión, es decir, su capacidad para deslizarse por el viento. «En este sentido, realizamos ensayos aleatorios para mejorar la aerodinámica de los componentes conceptuales», explica Michael Hilgers el procedimiento fundamental. «En paralelo se desarrolla siempre el cálculo de flujos con ordenador: la simulación digital mediante la denominada Computational Fluid Dynamics o CFD». Además, las medidas aerodinámicas se validan en el uso en la carretera.

En el caso del nuevo Actros, el trabajo en el túnel de viento aportó valiosos conocimientos para el diseño de la MirrorCam, pero también para el posicionamiento de sus brazos de cámara a derecha e izquierda de la cabina. «Se debatió sobre las áreas superior e inferior del pilar A y sobre el área superior del pilar B», explica Michael Hilgers. 

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Vista en detalle 1: en el nuevo Actros no hay prácticamente aire arremolinado en torno a la MirrorCam.

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De frente en la corriente: en el trabajo en el túnel de viento, los brazos de la MirrorCam y las tapas de los bordes finales de la cabina concentraron la atención de los desarrolladores.

9000

metros cúbicos de aire se desplazan horizontalmente en un canal anular de 125 metros de longitud.

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Vista en detalle 2: en las tapas de los bordes finales tampoco se forman remolinos (en la imagen, el lado derecho de la cabina).

Para los ensayos se empleó un Actros real en el que se habían sustituido los retrovisores exteriores por prototipos de los brazos de la cámara colocándolos sucesivamente en las tres posiciones a ensayar. El camión se situó sobre la báscula del túnel de viento y se puso en marcha el ventilador. La báscula les permitió a los ingenieros medir la fuerza del aire que actúa sobre el vehículo al fluir a su alrededor. El resultado fue que la mejor posición para los brazos de la cámara se encuentra en el pilar A, en la zona del borde del techo.

También se ensayó una solución que evita que la luz dispersa que incide desde arriba perjudique el rendimiento de las cámaras. En estos test se impuso el pequeño techo con el que ahora están equipados los brazos de la MirrorCam. Los ingenieros también trabajaron a fondo en el desarrollo de las nuevas tapas de los bordes finales con forma cóncava para la cabina. Estos elementos optimizados contribuyen igualmente a que el nuevo Actros necesite menos combustible que ninguno de sus antecesores.

Además de la reducción del consumo, los ingenieros se concentraron en el tema de la suciedad en sus ensayos en el túnel de viento y en los análisis CFD. «En este sentido, se trata sobre todo de las zonas relevantes para la seguridad, como el parabrisas y las lunas laterales, así como las lentes de los brazos de la cámara», explica Hilgers. «La aerodinámica influye sobre la cantidad de suciedad que puede quedar adherida procedente tanto del propio vehículo como de los que circulan por delante».

No solo es esencial el trabajo en sí de los expertos en aerodinámica, sino también la armonización con los colegas de otras disciplinas fundamentales, sobre todo con los diseñadores y los constructores. En efecto, no todo lo que es bueno para la aerodinámica es deseable desde el punto de vista del diseño o es viable para los constructores. 

A la inversa, los expertos en aerodinámica también deben vetar algunas ideas de sus colegas. «En último término, todos los implicados lo tienen claro», subraya Michael Hilgers: «Siempre se trata de desarrollar juntos la mejor solución posible».

El túnel de viento de Untertürkheim.

Los desarrolladores de Mercedes-Benz tienen a su disposición el túnel de viento de Untertürkheim desde hace ocho décadas. Gracias a medidas selectivas de modernización, sigue a la última en cuanto a tecnología, como siempre lo ha estado. Dos motores de corriente continua, cada uno con 2.500 kW de potencia, ponen en movimiento el ventilador axial con tanta fuerza que se puede generar una intensidad de viento de hasta 17. Para ello, en un canal con forma anular de 125 metros de longitud se mueven 9.000 metros cúbicos de aire. El vehículo de prueba se sitúa sobre una placa giratoria de doce metros de diámetro para que pueda exponerse a la corriente de aire en sentido frontal, pero también desde cualquier ángulo lateral que se desee. En la placa giratoria hay instalado un banco dinamométrico y también una báscula de seis componentes. Sirve para calcular con máxima precisión numerosas fuerzas, entre ellas la fuerza aerodinámica. Las fuerzas se transmiten mediante palancas y varillas a células de carga que permiten evaluarlas.

«Se trata siempre de desarrollar juntos la mejor solución.»

Michael Hilgers

Fotos: Daimler, Lars Kruse