Empezaré con algunos conceptos básicos, los cuales me permitirán recordar ciertas formulaciones de la mecánica de fluidos que tengo un poco oxidadas. Para ello, viajaré en la máquina del tiempo de H.G. Wells hasta 1904, año en que Ludwig Prandtl enlazó magistralmente la teoría clásica de mecánica de fluidos con los resultados de fricción en cuerpos sumergidos, mediante la introducción del concepto de capa límite, una delgada zona de fluido cercana a la superficie de los cuerpos, en la cual se presentan grandes variaciones de la velocidad y donde se concentran los efectos viscosos.
Las características más notables de la capa límite pueden observarse en la siguiente figura, que describe la situación del flujo sobre una placa plana y fija, sobre la cual se hace incidir una corriente uniforme de velocidad Uo. Se observa que en el borde de la entrada de la placa existe una evidente discontinuidad en la velocidad, debido a que antes del borde de la placa plana la velocidad corresponde a la del flujo uniforme, e inmediatamente después la velocidad de las partículas que tocan la placa es nula. A partir del borde, la velocidad pasa gradualmente desde cero en la superficie de la placa hasta el valor de flujo uniforme (Uo) a una altura a partir de la cual la velocidad no varía. Esta altura se conoce como espesor de capa límite, y corresponde a la zona afectada por la viscosidad del fluido desde la placa plana hasta el borde de la capa límite.
Sobre la base de lo anterior, es necesario precisar que todo cuerpo sumergido presenta una capa límite específica. Ahora bien, también es conveniente acotar que los cuerpos sumergidos pueden ser, de acuerdo a su forma, romos o aerodinámicos. En los objetos romos (parte a de la siguiente figura), aguas abajo del cuerpo, el flujo se separa del cuerpo y forma una región de separación, que consiste en una región de flujo recirculante. Por su parte, en los objetos aerodinámicos (parte b de la siguiente figura) el flujo abandona el cuerpo por la parte posterior, existiendo en la mayoría de los casos una región de separación muy pequeña. Adicionalmente, aguas abajo del objeto se forma una región creciente donde se registran velocidades menores a la de la corriente (Uo), independientemente de su forma o geometría. Los esfuerzos cortantes se encuentran concentrados en la capa límite, la región separada y la estela; fuera de estas regiones el flujo se comporta bajo los lineamientos de un flujo no viscoso.
Es indiscutible que tanto el Mach 5 como cualquier coche de competición y de uso particular, han sido diseñados bajo la consideración de los efectos originados en un cuerpo aerodinámico o con sección alar. Imagino que el padre de Meteoro habrá invertido horas de trabajo para el diseño de la carrocería de tan fenomenal auto, así que es muy posible que también haya calculado las posibles fuerzas de arrastre y sustentación presentes durante una carrera. Dado que un vehículo convencional está permanentemente en contacto con un gas llamado aire (fluido compresible capaz de expandirse para llenar un nuevo volumen sin cambios de masa, lo que implica que su densidad disminuye en el nuevo volumen), se produce un arrastre a consecuencia de la fuerza que el flujo ejerce sobre el cuerpo en la dirección del flujo, y una sustentación debida a la fuerza que el flujo ejerce sobre el cuerpo en la dirección normal al flujo.
En los cuerpos aerodinámicos, como el alerón de un Ferrari o las alas de un avión, la región separada es insignificante o inexistente, debiéndose las fuerzas de arrastre principalmente a los esfuerzos cortantes en la pared debido a los efectos viscosos en la capa límite. En una competición de automovilismo, las secciones de tipo alar o con perfil de ala son un denominador común. Un perfil de ala es un cuerpo aerodinámico diseñado para reducir el gradiente de presión adverso, de modo que no exista separación. Los perfiles de ala convencionales no son simétricos, debido a que tienen un ángulo de sustentación positivo con un ángulo de ataque nulo. De esta manera se generan fuerzas ascensionales en el perfil, aún estando el mismo en una posición completamente horizontal. De esta manera no se desvía la corriente de aire, provocando que la velocidad del flujo de aire sobre la cara superior sea mayor con respecto a la inferior.
La aseveración anterior es una de las causas del llamado efecto suelo en los coches de competición. Siguiendo un comportamiento similar al previamente expuesto, los fabricantes de vehículos de altas prestaciones buscan crear una zona de alta presión por encima del vehículo y una de baja presión por debajo del mismo; situación contraria a la deseada en un avión durante el despegue. Al existir tal diferencia de presiones, se origina una succión que adhiere al vehículo contra el suelo, lo cual mejora el agarre y la estabilidad, dando además la posibilidad de trazar curvas a mayor velocidad. Este efecto permite incrementar considerablemente el esfuerzo límite de adherencia entre los neumáticos y el suelo, sin aumentar la masa del automóvil.
Un coche de alto performance con mucha carga aerodinámica, es decir, que se adhiera mucho al suelo, consigue un paso por curva más rápido, mientras que con poca carga, se consigue una mayor velocidad punta en recta. Por tanto, dependiendo de la geometría del trazado a recorrer, se debe buscar un punto de equilibrio para favorecer una u otra especificación. Por tal motivo, los ingenieros de los diversos fabricantes de coches (y el padre de Meteoro naturalmente) usan el túnel de viento. A partir de los resultados obtenidos, se configura el coche usando alerones, pontones y demás artilugios aerodinámicos que mejoran esta condición de adhesión.
En conclusión, en competiciones que requieren de altas exigencias la aerodinámica juega un papel muy importante. Estoy completamente seguro de que en Racer Motors se invierten horas y horas en el desarrollo de nuevas metodologías e invenciones para mejorar la carga aerodinámica del Mach 5, obteniendo como resultado un vehículo aerodinámico, con una carrocería y accesorios que le otorgan una estabilidad envidiable y superior a la de cualquier auto rival.
Esto último, evidentemente, ha sido una suerte de larga greguería.
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