Qué es el túnel de viento, para qué se utiliza y por qué tiene tanta importancia

Desde el diseño de vehículos y aeronaves hasta la evaluación de estructuras, el túnel de viento ha revolucionado la forma en que abordamos los desafíos aerodinámicos.

En este artículo, examinaremos en detalle el funcionamiento y las aplicaciones del túnel de viento, proporcionando una visión de cómo esta tecnología ha impulsado avances significativos en diversos campos.

¿Qué es un túnel de viento y para qué se utiliza?

En ingeniería, un túnel de viento es una instalación diseñada para simular las condiciones del flujo de aire alrededor de objetos, como aviones, automóviles, edificios o componentes individuales.

Consiste en un conducto cerrado donde se genera un flujo de aire controlado y se mide su comportamiento al interactuar con los objetos en estudio.

El túnel de viento se utiliza para realizar pruebas aerodinámicas y evaluar el rendimiento de diversos diseños antes de su fabricación o construcción. Permite obtener información sobre la resistencia al viento, las fuerzas de arrastre, la distribución de presiones y otros parámetros relevantes.

¿Cómo es y cómo funciona un túnel de viento?

Un túnel de viento consta de varios componentes principales y funciona mediante un proceso de generación y control del flujo de aire. A continuación, describimos los elementos básicos y el funcionamiento de un túnel de viento típico:

• Sección de entrada de aire: es la parte del túnel de viento donde se introduce el aire. Puede haber un sistema de compresores o ventiladores que aceleran el flujo de aire para generar las velocidades deseadas.
• Conducto: es cerrado y a lo largo de este fluye el aire. Tiene una forma aerodinámica y se mantiene presurizado para asegurar que el flujo sea uniforme y controlado.
• Sección de prueba: es el área donde se coloca el objeto, maqueta o modelo que se va a estudiar. Puede haber una plataforma, un tapiz rodante o soportes para sujetar el objeto de forma segura. Esta sección suele ser transparente por el lado en el que se sitúa la sala de control, lo que permite la visualización directa del flujo de aire.
• Instrumentación y sensores: se utilizan para medir diferentes parámetros, como la velocidad, la presión, las fuerzas de arrastre y los momentos aerodinámicos. Estos sensores proporcionan datos precisos sobre el comportamiento del flujo y su interacción con el objeto en prueba.
• Sistema de visualización: en algunos casos, se pueden utilizar técnicas de visualización para observar el flujo de aire. Esto puede incluir el uso de humo, partículas de tinte o láseres para visualizar las corrientes de aire y las áreas de alta y baja presión alrededor del objeto.

Túnel de viento de Mercedes-Benz.

Durante el funcionamiento de un túnel de viento, se siguen los siguientes pasos:

1. Se establece la velocidad deseada del flujo de aire mediante el control de los compresores o ventiladores.
2. El flujo de aire acelerado entra en el conducto y se dirige hacia la sección de prueba.
3. El objeto, maqueta o modelo colocado en la sección de prueba interactúa con el flujo de aire.
4. Se registran datos y mediciones utilizando los instrumentos y sensores instalados.
5. Se analizan los resultados para evaluar el rendimiento aerodinámico del objeto, como la resistencia al flujo, la distribución de presiones, la generación de turbulencias, entre otros parámetros relevantes.
6. En base a los resultados, se pueden realizar ajustes en el diseño del objeto o modelo para mejorar su rendimiento aerodinámico.

El túnel de viento en la Fórmula 1

Desde hace décadas, el túnel de viento ha sido la herramienta estrella en la Fórmula 1, ya que desempeña un papel crucial en el desarrollo y mejora de los coches de carreras.

Su uso se destina principalmente al campo del diseño aerodinámico. La aerodinámica es un aspecto fundamental en la Fórmula 1, ya que un diseño eficiente y aerodinámicamente optimizado puede mejorar el rendimiento y la velocidad del coche.

Los equipos de Fórmula 1 utilizan el túnel de viento para estudiar y optimizar la aerodinámica de sus coches, realizando pruebas con maquetas a escala en el mismo para medir las fuerzas aerodinámicas, la resistencia al flujo de aire, la generación de sustentación y otros parámetros relacionados.

Paralelamente, realizan evaluaciones de componentes individuales, como alerones, difusores, pontones, deflectores y otros elementos aerodinámicos. Estas pruebas permiten ajustar y perfeccionar cada componente para maximizar su eficiencia y rendimiento en condiciones de carrera.

Los equipos de Fórmula 1 también utilizan el túnel de viento para realizar pruebas de rendimiento en diferentes configuraciones. Pueden probar diferentes configuraciones de alerones, ángulos de ataque y otras variables para comprender cómo afectan al rendimiento del coche en términos de velocidad máxima, agarre en curvas, estabilidad y eficiencia.

En los últimos años, también se ha avanzado en el uso del túnel de viento para simular condiciones de carrera específicas, como diferentes velocidades del viento, turbulencias y situaciones de adelantamiento. Esto permite a los ingenieros evaluar el comportamiento del coche en situaciones similares a las reales y comprender cómo reacciona ante diferentes escenarios de carrera.

Por todas estas razones, el túnel de viento es una herramienta esencial en el proceso de desarrollo continuo de los coches de Fórmula 1. Los equipos realizan múltiples pruebas y mejoras iterativas en el túnel de viento para refinar constantemente el diseño y la aerodinámica de sus coches, buscando ganar ventaja competitiva en la pista.

Además, en los últimos años la Federación Internacional del Automóvil (FIA) ha ido restringiendo la celebración de test en circuito, por lo que se ha hecho aún más importante el uso del túnel de viento para desarrollar unos monoplazas que hace unos años podían cubrir miles de kilómetros en condiciones reales.

Sin embargo, recientemente la FIA ha comenzado también a restringir el uso del túnel de viento dentro del marco de límite presupuestario incorporado al reglamento. Ahora, los equipos deben valorar muy bien en qué emplean el tiempo disponible para asegurarse de ser competitivos durante toda la temporada.

Además, el sistema limita en mayor medida el túnel de viento a los equipos más competitivos en un intento de equilibrar las fuerzas de los integrantes de la parrilla de la Fórmula 1.