Trabajo de investigación en el túnel aerodinámico
Trabajo de investigación en el túnel aerodinámico
En el túnel aerodinámico y aeroacústico de Audi, los especialistas en aerodinámica optimizan la forma del Audi RS e-tron GT para alcanzar la perfección.
RS e-tron GT: Consumo de energía combinado: 19,3–18,4 kWh/100 km; Emisiones combinadas de CO₂: 0 g/km
Consumo de combustible combinado:
Datos sobre consumo de combustible/consumo eléctrico y emisiones de CO₂ por tramos en función del equipamiento del vehículo.
Para este vehículo solo se dispone de valores de consumo y emisiones conforme al WLTP, y no según el NEDC.
En el túnel aerodinámico de Audi se alcanzan velocidades de hasta 300 km/h. Solo cuando el aire llega al vehículo con precisión, se obtienen resultados exactos.
En el túnel aerodinámico de Audi se alcanzan velocidades de hasta 300 km/h. Solo cuando el aire llega al vehículo con precisión, se obtienen resultados exactos.
Si observamos las aspas del ventilador del túnel aerodinámico y aeroacústico de Audi, lo primero que llama la atención es el espacio entre cada una de las puntas de las 20 aspas del rotor y el borde de hormigón. ¿Hacen que se pierda precisión y se malgaste energía? El Dr. Moni Islam, director de Desarrollo de aerodinámica y aeroacústica de Audi, señala: "Con una turbina de hasta 2720 kW de potencia, las aspas de aluminio revestido se extienden debido a la fuerza centrífuga, por lo que esta holgura se cierra prácticamente del todo".
A continuación, todas las personas deben salir del túnel aerodinámico. Por último, se genera una corriente de aire que alcanza una velocidad de hasta 300 km/h en el vehículo que se va a medir. Las 20 aspas del ventilador de cinco metros comienzan a moverse lentamente. El movimiento de aire giratorio se estabiliza por primera vez gracias a las 27 aspas guía del estator que hay detrás. Después, se realizan dos cambios de dirección en el túnel aerodinámico para distribuir el aire de manera uniforme con las aspas de inversión especiales. Las rejillas situadas detrás de las aspas vuelven a disipar los grandes torbellinos de aire que se producen en las esquinas. A continuación, el aire pasa por una rejilla de panal, se estabiliza en la siguiente cámara de mayor tamaño y se impulsa a la velocidad exacta deseada a través de la boquilla con un factor de 5,5 antes de que llegue al Audi RS e-tron GT.
Las aspas de inversión especiales distribuyen el aire de la manera más uniforme posible durante los cambios de dirección en el túnel aerodinámico.
Thomas Redenbach dirige el departamento de Desarrollo de proyectos de vehículos de aerodinámica y aeroacústica de Audi.
Las aspas de inversión especiales distribuyen el aire de la manera más uniforme posible durante los cambios de dirección en el túnel aerodinámico.
Thomas Redenbach dirige el departamento de Desarrollo de proyectos de vehículos de aerodinámica y aeroacústica de Audi.
El Audi RS e-tron GT puesto a prueba: Con cada milésima parte de mejora en el valor del coeficiente de arrastre cW, elevamos el potencial de autonomía.
El Audi RS e-tron GT puesto a prueba: Con cada milésima parte de mejora en el valor del coeficiente de arrastre cW, elevamos el potencial de autonomía.
El Audi RS e-tron GT se encuentra sobre una báscula de precisión que mide las fuerzas aerodinámicas del vehículo. Las ruedas del vehículo se sitúan sobre cuatro cintas transportadoras pequeñas, lo que garantiza que giren. En la cinta transportadora más ancha situada debajo del vehículo se simula el movimiento de la carretera. Además, las chapas perforadas ajustables en la zona delantera de los bajos aspiran parte del aire, la denominada capa límite, antes de que llegue al vehículo. Los especialistas en aerodinámica llaman a esta práctica "simulación del terreno", que garantiza que el flujo de aire alrededor del vehículo sea realista.
Una vez que el aire ha pasado por el Audi RS e-tron GT, el colector situado detrás de la cámara principal recoge el aire expulsado y lo devuelve a los conductos del túnel aerodinámico y a la turbina del rotor. Así es cómo circula el aire en el túnel aerodinámico y aeroacústico de Audi. No es un proceso precisamente sencillo.
Una vez que el aire ha pasado por el Audi RS e-tron GT, el colector situado detrás de la cámara principal recoge el aire expulsado y lo devuelve a los conductos del túnel aerodinámico y a la turbina del rotor. Así es cómo circula el aire en el túnel aerodinámico y aeroacústico de Audi. No es un proceso precisamente sencillo.
El Dr. Kentaro Zens, responsable de aerodinámica del Audi RS e-tron GT, junto a los bajos aerodinámicos especiales del deportivo.
Datos sobre consumo de combustible/consumo eléctrico y emisiones de CO₂ por tramos en función del equipamiento del vehículo. Para este vehículo solo se dispone de valores de consumo y emisiones conforme al WLTP, y no según el NEDC.
El Dr. Kentaro Zens y Thomas Redenbach conversan sobre los valores obtenidos. Detrás del cristal, se encuentra el Audi RS e-tron GT en la cámara principal del túnel aerodinámico.
El Dr. Kentaro Zens, responsable de aerodinámica del Audi RS e-tron GT, junto a los bajos aerodinámicos especiales del deportivo.
Datos sobre consumo de combustible/consumo eléctrico y emisiones de CO₂ por tramos en función del equipamiento del vehículo. Para este vehículo solo se dispone de valores de consumo y emisiones conforme al WLTP, y no según el NEDC.
El Dr. Kentaro Zens y Thomas Redenbach conversan sobre los valores obtenidos. Detrás del cristal, se encuentra el Audi RS e-tron GT en la cámara principal del túnel aerodinámico.
Un gran esfuerzo para optimizar el flujo de aire
El Dr. Kentaro Zens, ingeniero de desarrollo responsable de la aerodinámica y la aeroacústica del Audi RS e-tron GT, declara: "En la carretera, el vehículo se mueve por el aire. Aquí, en el túnel aerodinámico, es al revés: el vehículo está parado y nosotros movemos el aire a su alrededor de la forma más uniforme posible. Hacemos un gran esfuerzo. Solo cuando el aire llega al vehículo con precisión, podemos obtener unos resultados exactos y fiables".Zens se sienta en su puesto de trabajo junto al panel de control en el que los operarios controlan el túnel aerodinámico. En las pantallas, se pueden leer todos los datos relevantes: ¿Cuál es el coeficiente de arrastre? ¿Cuál es la elevación del eje delantero? ¿Y la del eje trasero? ¿Cuál es la velocidad del aire? ¿Y la de la cinta transportadora? Junto a él se encuentra Thomas Redenbach, director de Desarrollo de proyectos de vehículos de aerodinámica y aeroacústica: "Cuando el túnel aerodinámico se puso en funcionamiento, era el primero del mundo para vehículos que combinaba la simulación de las condiciones reales de aerodinámica de la carretera con una aeroacústica extremadamente silenciosa".
En la actualidad, el túnel aerodinámico se utiliza seis días a la semana en dos turnos entre las 07:00 y las 22:30. Cuando se impuso la homologación según las especificaciones del ciclo WLTP, hizo falta más. Moni Islam: "Dada la complejidad de este túnel aerodinámico, tuvimos que recurrir a nuestros compañeros expertos, que se encargan de operarlo a diario desde hace muchos años y estaban a disposición de los desarrolladores 23 horas al día, ya que debíamos demostrar a las autoridades competentes que cumplíamos los valores del ciclo WLTP con mediciones certificadas en el túnel aerodinámico".
“Cada milésima de mejora en el coeficiente de arrastre aumenta el potencial en la autonomía.”
Dr. Moni Islam
El Dr. Moni Islam, director de Desarrollo de aerodinámica y aeroacústica de Audi, explica el funcionamiento de las instalaciones con cancelación activa de ruido del túnel aerodinámico.
El Dr. Moni Islam, director de Desarrollo de aerodinámica y aeroacústica de Audi, explica el funcionamiento de las instalaciones con cancelación activa de ruido del túnel aerodinámico.
En el puesto de trabajo, los expertos en aerodinámica tienen acceso a los datos más importantes del vehículo y del túnel aerodinámico en todo momento.
El humo indica cómo fluye el aire por detrás del retrovisor exterior del Audi RS e-tron GT.
En el puesto de trabajo, los expertos en aerodinámica tienen acceso a los datos más importantes del vehículo y del túnel aerodinámico en todo momento.
El humo indica cómo fluye el aire por detrás del retrovisor exterior del Audi RS e-tron GT.
La simulación no sustituye al túnel aerodinámico
Sin embargo, las simulaciones por ordenador también desempeñan un papel cada vez más importante en el desarrollo de la aerodinámica. La simulación de CFD (dinámica de fluidos computacional) permite simular el flujo de aire en un ordenador y analizar y visualizar sus patrones. Entonces, ¿por qué se sigue invirtiendo esfuerzo y dinero en el túnel aerodinámico? Thomas Redenbach: "Usamos el túnel aerodinámico a diario, también para confirmar los resultados de la simulación. Queremos seguir desarrollando las simulaciones. Para que sean válidas y representativas, tenemos que revisar los cálculos".No obstante, las simulaciones por ordenador están mejorando y cobrando mayor protagonismo. Kentaro Zens: "Con el Audi RS e-tron GT, hemos dedicado más tiempo de lo habitual a las simulaciones, más de nueve millones de horas de uso de la CPU. Estuve en el túnel aerodinámico con el vehículo durante 150 horas, Esto no es nada". Con el Audi R8 han sido 600 horas. Esta afirmación no solo indica que el Audi RS e-tron GT tiene un diseño excelente, sino también que el proceso de desarrollo se acortó considerablemente, algo que Audi pretende que suceda con los próximos modelos.
Moni Islam añade: "El túnel aerodinámico y la simulación de CFD son dos herramientas complementarias de los especialistas en aerodinámica. El túnel aerodinámico es muy preciso y rápido y, por lo tanto, nos permite trabajar de manera muy eficiente en el proceso de desarrollo dinámico. La simulación nos brinda una cantidad increíble de información, pero requiere esfuerzo para la preparación y el análisis de los resultados. Con solo una de estas dos herramientas, no sería posible seguir desarrollando la aerodinámica en la actualidad".
“Invertimos mucho tiempo en el último 20 % de la aerodinámica.”
Thomas Redenbach
Aumento del potencial de autonomía
En los vehículos eléctricos como el Audi RS e-tron GT, contar con el paquete completo favorece los valores de aerodinámica (debido a los bajos cerrados). Sin embargo, los 31 empleados del departamento de Desarrollo de vehículos aerodinámicos que lidera Moni Islam cada vez se enfrentan a más retos. "Con cada milésima parte de mejora en el valor del coeficiente de arrastre, elevamos el potencial de autonomía", explica Moni Islam.
Los expertos en aerodinámica identifican los potenciales del vehículo con los resultados de las simulaciones, que representan la sensibilidad: Si se cambia la geometría ligeramente en el punto X, ¿cuánto influye en el flujo de aire? Después comienza lo que Moni Islam describe así: "La aerodinámica también conlleva un meticuloso trabajo de investigación, porque el aire no se ve. Hay que intentar aislar el problema mediante un enfoque analítico basado en los valores dados por la plataforma del túnel aerodinámico".
Con este fin, los ingenieros también trabajan con diferentes piezas complementarias en el proceso de creación rápida de prototipos. Primero, se crean los diseños CAD para definir la geometría de los componentes, por ejemplo, una entrada de aire en el faldón delantero. A continuación, los compañeros de gestión de modelos convierten las variantes deseadas, que pueden ser tres, cuatro o cinco, en un componente de prueba mediante esta tecnología avanzada. Posteriormente, las distintas variantes de los componentes del modelo se prueban en secuencia. Así, las mediciones reflejan los valores de arrastre y elevación. Estos resultados también se comparan con las simulaciones de CFD de la misma configuración exacta para conseguir resultados de simulación reproducibles.
El vehículo se puede elevar en la plataforma para analizarlo y modificarlo durante las operaciones en el túnel aerodinámico.
Discreto pero eficaz: El borde de plástico en los bajos del vehículo dirige el flujo de aire de manera eficiente.
El vehículo se puede elevar en la plataforma para analizarlo y modificarlo durante las operaciones en el túnel aerodinámico.
Discreto pero eficaz: El borde de plástico en los bajos del vehículo dirige el flujo de aire de manera eficiente.
Trabajos de investigación al más mínimo detalle
"Para el 80 % de la aerodinámica de un vehículo se necesita el 20 % del tiempo, pero para el último 20 %, es decir, para optimizar cada detalle de infinidad de lugares pequeños, invertimos una enorme cantidad de tiempo". Así es cómo explica Thomas Redenbach los trabajos de investigación que se realizan en el túnel aerodinámico. "Solo con un gran compromiso y prestando atención a los detalles podemos alcanzar los mejores resultados".¿Cuál era el detalle más difícil de este Gran Turismo para el responsable de la aerodinámica del Audi RS e-tron GT en relación con el flujo de aire? Kentaro Zens piensa la respuesta. "El faldón delantero con cuatro componentes intercalados. Como el aire fluye se introduce por las entradas, la rejilla interior se cierra, lo que también plantea un problema. El aire circula hacia cualquier parte, y no es lo que queremos. En este caso, lo más delicado es controlar el flujo de aire y ajustarlo con precisión. Es un gran trabajo en equipo, ya que los compañeros de seguridad, diseño, producción y montaje del vehículo tienen que colaborar conmigo".
A Zens también le gustaría mencionar la importancia del diseño de las entradas de aire en los pasos de rueda: "Al colaborar estrechamente con los diseñadores de Audi cada semana, hemos logrado que el paso desde la parte delantera hasta el lateral situado alrededor de las Air Curtain sea óptimo desde el punto de vista aerodinámico y se integre en el diseño general de forma coherente. Todos los elementos del Audi RS e-tron GT tienen una función y un sentido. Funcionalidad en estado puro. Eso es lo que me encanta del vehículo".
La lanza de humo se puede permite ver el flujo de aire. Aquí se muestra el trayecto óptimo del flujo de aire a través de las entradas de aire Air Curtain hasta los pasos de rueda.
La lanza de humo se puede permite ver el flujo de aire. Aquí se muestra el trayecto óptimo del flujo de aire a través de las entradas de aire Air Curtain hasta los pasos de rueda.
“Buscamos que el diseño ofrezca la máxima aerodinámica.”
Dr. Kentaro Zens
Hay otro ejemplo del que se enorgullece: el borde integrado en los faros traseros. "Existen muchos sistemas que generan remolinos, especialmente en la parte trasera del Audi RS e-tron GT, de tres dimensiones. Conducir el flujo de aire por superficies con curvas pronunciadas sin problema es un todo un reto. En la simulación, observamos que todavía se podían realizar mejoras en los faros traseros".
Afortunadamente, César Muntada, director de Diseño ligero de Audi, también estuvo presente durante esta medición en el túnel aerodinámico. Acto seguido, plasmó en el modelo de arcilla una ligera curvatura exterior con un contrafuerte en los faros traseros, que ahora se incorpora tal cual en el vehículo de serie. Gracias a este pequeño cambio, los diseñadores y los especialistas en aerodinámica han conseguido que el flujo se desprenda en la parte trasera en lugar de dirigirse hacia el interior provocando remolinos, lo que empeoraría notablemente el coeficiente de arrastre. "Buscamos que el diseño ofrezca la máxima aerodinámica", comenta Kentaro Zens, describiendo esta colaboración, lo que implica meticulosos trabajos de investigación en el túnel aerodinámico.
Afortunadamente, César Muntada, director de Diseño ligero de Audi, también estuvo presente durante esta medición en el túnel aerodinámico. Acto seguido, plasmó en el modelo de arcilla una ligera curvatura exterior con un contrafuerte en los faros traseros, que ahora se incorpora tal cual en el vehículo de serie. Gracias a este pequeño cambio, los diseñadores y los especialistas en aerodinámica han conseguido que el flujo se desprenda en la parte trasera en lugar de dirigirse hacia el interior provocando remolinos, lo que empeoraría notablemente el coeficiente de arrastre. "Buscamos que el diseño ofrezca la máxima aerodinámica", comenta Kentaro Zens, describiendo esta colaboración, lo que implica meticulosos trabajos de investigación en el túnel aerodinámico.
El alerón trasero del Audi RS e-tron GT puede adoptar tres posiciones diferentes para controlar el flujo de aire de forma eficaz en diferentes condiciones de conducción.
Datos sobre consumo de combustible/consumo eléctrico y emisiones de CO₂ por tramos en función del equipamiento del vehículo. Para este vehículo solo se dispone de valores de consumo y emisiones conforme al WLTP, y no según el NEDC.
La turbina del rotor del túnel aerodinámico tiene una potencia de hasta 2720 kW.
El alerón trasero del Audi RS e-tron GT puede adoptar tres posiciones diferentes para controlar el flujo de aire de forma eficaz en diferentes condiciones de conducción.
Datos sobre consumo de combustible/consumo eléctrico y emisiones de CO₂ por tramos en función del equipamiento del vehículo. Para este vehículo solo se dispone de valores de consumo y emisiones conforme al WLTP, y no según el NEDC.
La turbina del rotor del túnel aerodinámico tiene una potencia de hasta 2720 kW.
