Un túnel de ferrocarril victoriano se ha convertido en un moderno “Túnel del Viento”. El pasado y el presente se unen en su tecnología más avanzada: la ingeniería ferroviaria de entonces y la aerodinámica de ahora. En el presente siglo, los estudios en ese campo afectan desde a aviones, coches y motos a edificios y puentes, pasando por deportistas de élite. Pero ¿cómo funcionan y para qué sirven?
Un “Túnel del Viento” es una instalación en la que se estudia de manera científica la resistencia aerodinámica de un objeto. A través de ventiladores, se inyecta aire a alta velocidad contra el objeto a estudiar para calcular su resistencia, sustentación o equilibrio. A través de sensores, básculas y sistemas visuales (como humo coloreado) puede mejorarse su forma antes de fabricar o construir la versión definitiva. Las aeronaves son sus principales clientes, pero los ingenieros también estudian la resistencia al viento de los puentes o de los rascacielos.
El túnel, una herramienta aerodinámica
Tras los aviones, son los vehículos de carretera y competición los más necesitados de afinar sus carrocerías en el Túnel del Viento. En vez de desplazarse ellos mismos a alta velocidad, se mantienen estáticos mientras el aire fluye a su alrededor de forma controlada. De este modo puede calcularse el coeficiente aerodinámico y también el apoyo o elevación que genera la carrocería a distintas velocidades. Algo esencial en el caso de los modelos de competición, dotados de “efecto suelo” y alerones. En ellos es más importante la deportancia que la penetración.
Estas instalaciones pueden hacerse a escala o a tamaño real. Extrapolar datos obtenidos a pequeña escala a veces no da buenos resultados. Para empezar, el aire debe circular a mayor velocidad cuanto más se reduzca el tamaño. Por ejemplo, para un modelo a escala ¼, el viento debe soplar cuatro veces más deprisa. Pero construir un túnel a escala real es una obra faraónica que pocos equipos de Fórmula 1, marcas y empresas aeronáuticas se pueden permitir.
No importa la escala, sino la calidad de los datos obtenidos
Existen dos tipos de túneles: abiertos y cerrados. Los primeros toman aire del exterior, lo comprimen en la cámara de ensayo y lo dejan salir por el otro extremo. Los segundos –más eficientes- se componen de un circuito cerrado por el que el viento circula de forma ininterrumpida. Deben disponer de difusores para crear flujos de aire laminares y que éstos lleguen al objeto sin turbulencias, de modo que puedan medirse bien los resultados. En función de su potencia, hay túneles subsónicos, transónicos, supersónicos e hipersónicos.
En el mundo del automóvil –sobre todo el de competición- se plantea un problema adicional: la resistencia a la rodadura y el efecto que la carretera tiene en la aerodinámica. Por ello se crearon los túneles con “tapiz rodante”, que simulan un suelo en movimiento. Lo que no pueden simular son los efectos de viento lateral y el paso por curva. Por eso, los ensayos en túnel del viento siempre deben ser validados en pista de pruebas y de forma empírica, algo aún inevitable en vehículos de competición de dos y cuatro ruedas.
Ahora hay simuladores 3D por ordenador
Los avances en electrónica y computerización han permitido crear simuladores en 3D con modelos digitales. Es la “dinámica de fluidos” que se calcula por ordenador en base a experiencias reales y cálculos y algoritmos matemáticos. Hoy en día es la base de la aerodinámica, que luego se valida en un túnel del viento y en pista. Incluso hay quien emplea túneles hidráulicos (en lugar de aire), que ofrecen resultados parecidos, aunque nunca tan exactos.
Los fabricantes de automóviles siempre están abiertos a otras soluciones de desarrollo. Y la propuesta del túnel de Catesby, en Inglaterra, es una novedad. Se trata de un túnel de ferrocarril en desuso, creado para las locomotoras de vapor en 1898. Para su construcción se emplearon treinta millones de ladrillos y mide 2,7 Km de largo por 8,2 metros de ancho. Los ingenieros victorianos lograron un trazado bajo la montaña completamente rectilíneo. Hoy en día es una instalación en la que se han invertido millones de libras esterlinas para crear “Aero Research Partners”, un laboratorio aerodinámico de alta tecnología.
Empresas de competición, como Multimatic (socio de Porsche) prueban allí dentro sus prototipos en condiciones de temperatura y humedad controladas. La rodadura es real y es el vehículo el que se desplaza y no al revés, como en cualquier Túnel del Viento. Los sensores estáticos y los montados en el vehículo permiten sacar conclusiones válidas al cien por cien. No hacen falta hebras de lana pegadas sobre la carrocería (tomando la dirección del viento), ni cortinas de humo de colores circulando alrededor: son los datos recogidos la verdad auténtica.
Nada como un túnel del viento en situación real
Con Túneles del Viento, de fluidos, con simuladores 3D o con pruebas dinámicas –como el túnel de Catesby- la aerodinámica es una ciencia en desarrollo contínuo. Desde que se inventaron en el Siglo XIX, se desarrollaron en el XX (hasta los hermanos Wright lo emplearon en su primer aeroplano) y se aplicaron a la automoción en los años ’60, estos diversos dispositivos han permitido volar a los aviones, que los puentes colgantes no se balanceen, que los esquiadores y nadadores sean más rápidos o de los vehículos a motor consuman menos combustible.
