La aerodinámica es una ciencia que estudia el movimiento relativo de los cuerpos sólidos en el flujo de un gas, especialmente del aire. La aerodinámica es una rama muy relevante de la mecánica de fluidos, que se enfoca en análisis detallados del comportamiento del aire cuando los cuerpos interactúan con él. En otras palabras, la aerodinámica establece la relación entre la geometría de un objeto, su velocidad y la presión del aire que lo rodea.
La aerodinámica es una ciencia de enorme trascendencia y aplicación en la vida moderna. Esta rama de la mecánica de fluidos es responsable del diseño de aviones, automóviles, edificios y objetos de tecnología avanzada, entre otros. Dentro del campo de la aeronáutica, la aerodinámica es fundamental para el diseño de muchos tipos de vehículos, especialmente aviones y cohetes.
La aerodinámica, además, es esencial para el estudio de la resistencia y la sustentación que actúan sobre los elementos que se mueven en los gases, particularmente en el aire. Esta sustentación es una fuerza que se origina por las diferencias de presión asociadas a la velocidad de movimiento, y se aprovecha al máximo en la construcción de perfiles aerodinámicos.
¿Qué es un perfil aerodinámico?
Un perfil aerodinámico se define según su forma y permite aprovechar las fuerzas que se originan por los cambios de presiones y de velocidades del aire. Es por eso que los aviones deben contar con un perfil aerodinámico adecuado para volar, al igual que las alas, álabes, palas de rotores o hélices de estabilizadores y helicópteros.
La aerodinámica clásica explica cómo se genera la sustentación en los perfiles aerodinámicos mediante movimientos potenciales. Los coeficientes aerodinámicos representan la efectividad de la forma de un cuerpo para el desplazamiento a través del aire. Es decir, estos coeficientes permiten comparar distintas formas geométricas y elegir la más eficiente para obtener una determinada fuerza aerodinámica.
¿Cómo se aplica la aerodinámica a la ingeniería aeronáutica?
Los ingenieros aeronáuticos aplican los principios de la aerodinámica en el diseño de vehículos aéreos de todo tipo. Por ejemplo, al diseñar un avión, es necesario tomar en cuenta las propiedades aerodinámicas de cada elemento del avión, como las alas y los motores. Los ingenieros aeronáuticos también utilizan modelos científicos y simulaciones por computadora para mejorar el diseño aerodinámico de los aviones.
¿Qué son los túneles aerodinámicos?
El túnel aerodinámico es un dispositivo que permite someter un cuerpo a la influencia de un flujo de aire controlado para conocer su comportamiento aerodinámico. También se le conoce como túnel de viento. Los túneles aerodinámicos se utilizan para realizar experimentos de simulación en objetos que no sobrepasan ciertas dimensiones, pero que tienen una gran relevancia para la ciencia y la ingeniería, como aviones, automóviles, misiles, puentes y edificios.
Los experimentos en los túneles aerodinámicos se realizan con modelos a escala de los objetos a estudiar. Los datos obtenidos en estas pruebas de simulación permiten hacer mejoras en el diseño de los objetos reales a escala completa. Los ingenieros pueden ajustar el diseño aerodinámico de los objetos, como alerones o alerones invertidos, para minimizar la resistencia al aire y maximizar la sustentación.
¿Quiénes fueron los principales investigadores de la aerodinámica?
El campo de la aerodinámica ha sido desarrollado por muchos científicos y técnicos a lo largo de la historia. Benjamin Robins creó el dispositivo que permitió probar la resistencia en el ámbito de la aviación a principios del siglo XVIII. Otros nombres fundamentales en la evolución del túnel aerodinámico son George Cayley, Francis Herbert Wenham y Konstantín Tsiolkovsky.
Entre las empresas líderes en la aerodinámica se encuentran importantes centros de investigación en aerodinámica, como el Centro de Investigaciones Aerospaciales de Alemania, el Centro de Investigación Tecnológica y Nuclear de Portugal, el Centro de Investigación Ames de la NASA en California, Estados Unidos, entre otros.
¿Qué otras aplicaciones tiene la aerodinámica?
Además de la aeronáutica, la aerodinámica es relevante en muchas áreas del conocimiento, como la medicina, el deporte y la arquitectura.
La medicina, por ejemplo, aprovecha los principios aerodinámicos para estudiar las propiedades del flujo de aire en los pulmones y la respiración. Los análisis de fluidos y la mecánica de fluidos son importantes para entender el flujo sanguíneo y desarrollar soluciones para tratar enfermedades coronarias y otras afecciones.
En deportes como el esquí, el diseño de faldones y demás elementos aerodinámicos se ha vuelto cada vez más importante para mejorar la velocidad de los esquiadores. Los trajes especiales que usan los nadadores en competencias de natación aprovechan las propiedades aerodinámicas del agua para mejorar la potencia y reducir la resistencia del agua que los rodea.
En arquitectura, la aerodinámica se utiliza para estudiar el flujo de aire en el entorno de edificios y puentes, y para diseñar estructuras resistentes a los vientos y los huracanes.
Conclusión
La aerodinámica es una ciencia de gran importancia en la vida moderna. Sus aplicaciones se extienden desde la aeronáutica hasta la medicina y la deportología. Los túneles aerodinámicos han sido fundamentales en el estudio de la aerodinámica y en la evolución de la tecnología aeroespacial.
En la actualidad, la investigación en el campo de la aerodinámica es indispensable para el desarrollo de tecnologías avanzadas, como drones y autos autónomos, que cambiarán nuestro mundo de formas que aún no podemos imaginar.
