Qual é a sua receita? (Aerodinâmica - Round 2 Final)

Após a introdução ao tema, vamos retomar com uma listinha das maravilhas aerodinâmicas;

1) Aerofólio: Também conhecido como “perfil alar” é uma peça projetada para provocar variação na direção da velocidade de um fluido de ar, mas ao contrário dos aviões onde o efeito desejado é aumentar a sustentação (de baixo para cima), nos carros é montado como uma asa "invertida" para aumentar a força nas rodas para baixo, ou “down force”.

Geralmente a peça é montada sobre os eixos dianteiro e traseiro, adicionando carga aerodinâmica aos eixos do carro para aumentar a aderência entre pneu e asfalto, quando instalados na frente também são chamados de “spoiler” (vide item 12 abaixo).

Poderíamos conseguir o mesmo efeito aumentando a carga (peso) sobre os eixos do carro? Sim, mas neste caso haveria perda da relação peso/potência, com o aerofólio a eficiência sempre será maior quando existir maior arrasto (velocidade).

Nos carros de corrida o seu efeito aparece principalmente em curvas rápidas, auxiliando o piloto a não "perder a traseira", nos carros de passeio o aerofólio não possui efeito prático devido a baixa velocidade, a sua aplicação é meramente estética dando um ar de esportividade e agressividade.

2) Difusor de ar: É um elemento responsável por conduzir, ou disciplinar, a passagem de ar pelo carro de forma a não causar grandes choques (turbulências) com a estrutura, quanto menor turbulência maior performance e estabilidade.

O primeiro estudioso destes efeitos foi o italiano Giovanni Battista Venturi, criador do conceito do chamado “Efeito Venturi”. 

Geralmente este dispositivo fica localizado abaixo do carro, logo abaixo do para-choque ou painel traseiro, mas podem ser utilizados em outros locais e ou de outras formas.

3) Dutos naca: Também chamados de “NACA Scoop” ou entrada de NACA, são aberturas desenhadas para entrada de ar criando vórtices “contra rotativos”, ou seja, permitem que o ar flua para um duto interno mais rapidamente, gerando o mínimo aumento de arrasto ou turbulências. Muitas vezes também é usado para fins de resfriamento, .

O nome vem dos seus criadores, o Comitê Consultivo Nacional de Aeronáutica dos Estados Unidos ou NACA, o órgão precursor da NASA em 1945. Os dutos NACA mais “lembrados” são do capô dianteiro da Ferrari F40.

4) Efeito solo: Esse item é muito legal, teremos um post a parte...

5) Extrator de ar: A função deste artefato é muito semelhante ao difusor de ar, mas mais trabalhado, ou seja, disciplinar a passagem do ar. Normalmente o extrator é instalado na traseira do carro para trabalhar o ar que passa embaixo do veículo, assim sem aumentar o coeficiente de arrasto consegue-se um aumento de pressão aerodinâmica no eixo traseiro, anulando (mesmo parcialmente) a tendência de perda de aderência na traseira quando a frente do carro abaixa.

O extrator também ajudar a diminuir o vácuo, o que nos dias atuais complica a vida de quem vem atrás babando por uma ultrapassagem. Isso acontece porque sem o “ar limpo” os carros atuais têm mais dificuldade de andar próximos o suficiente para aproveitar o vácuo do carro à frente.

6) Fender Flares: São dispositivos instalados nos para-lamas para atenuar o aumento de arrasto aerodinâmico provocado pela instalação de rodas mais largas, que normalmente vão além do perfil original do carro.

Pode ser colocado como uma extensão do para-lama original ou cortando o para-lama, também oferece um efeito secundário para segurança, principalmente em provas off-road, porque ajuda na contenção de detritos lançados nos outros competidores.

Também são muito queridos pela turma do “tunning” para dar uma aparência mais agressiva no carro, principalmente para acomodar rodas mais largas e suspensão rebaixadas. Neste caso vamos nos eximir de comentar...

7) Fundo plano: Projetado para que a passagem do fluxo do ar inferior seja mais rápida do que o fluxo superior, um fundo liso ajuda a aumentar a pressão aerodinâmica vertical, “pregando” o carro ao solo.

As peças e saliências no fundo do carro (canos de escape e linhas de e combustível), geram resistência a passagem dos fluxos de ar, provocando turbulência e diminuindo a pressão do carro sob o solo.

A solução é eliminar as saliências e esconder as peças mecânicas instaladas, apesar de funcionar mesmos acima dos 150 km/h, muitos fabricantes estão se preocupando em projetar carros com fundos mais limpos até para ajudar na economia de combustível.

8) Mini saia: Famosas na F1 por causa do Lotus 78 e 79, são parte importante do conceito de efeito solo, de fato até se confundem.

São “saias” laterais instaladas nas laterais do assoalho do carro, a função é criar uma zona de baixa pressão sob o carro, acelerando a passagem dos fluxos de ar e puxando o carro contra o solo.

O problema deste dispositivo é que em curvas muita rápidas a zona de baixa pressão no fundo do carro pode comprometer a estabilidade, colocando o piloto em risco. Essa foi oficialmente a razão (?) pelo qual foram proibidas na F1 junto com o efeito solo em 1983.

9) Ram-air: Dispositivo muito comum em carros nos anos 1960, atualmente é muito utilizado em motos, a primeira moto que utilizou o sistema foi a Kawasaki Ninja ZX-11 C1, de 1990.

Os dutos RAM-AIR são projetados para reduzir a velocidade do ar entrada, aumentando a pressão estática e diminuindo a pressão dinâmica, como resultante consegue-se aumentar a eficiência volumétrica do motor melhorando a potência, tanto pelo aumento da pressão como da densidade do ar (frio) admitido.

São soluções difíceis de combinar com carburadores porque estes dependem da pressão para puxar o combustível, mas funcionam melhor com sistemas de injeção de combustível.

10) Splitter: Apareceu no final da década de 1980 na F1, o Tyrrel 019 foi o primeiro modelo que utilizou, é uma continuação do fundo plano até o plano de referência (ponto onde as medições para efeito de fiscalização são feitas).

A função é disciplinar (novidade?!?!) o fluxo de ar que passa pela parte inferior do carro, ou seja, o fluxo que vai passar acima e abaixo do fundo do carro e, no ponto onde o dispositivo se liga à carroceria, entre o lado direito e esquerdo.

Esse efeito é importante porque otimiza também o efeito do difusor de ar (item 2 deste post), que fica na parte traseira do carro.

11) Winglet: Também conhecidos como “fence”, é outro dispositivo que teve forte inspiração nos aviões. Nas aeronaves é aquele componente aerodinâmico posicionado na extremidade da asa, em geral, tem a forma de uma aba vertical ou inclinada.

Este dispositivo reduz as áreas de vórtice que geram barulhos, trepidações e perda de sustentação, com menor arrasto e possível aumentar a velocidade e até economia de combustível.

Para se conseguir um resultado positivo com os winglets são necessários muitos estudos e simulações em tuneis de vento, por isso a sua utilização é quase 100% restrita às competições ou em supercarros.

12) Spoiler: É um artefato que pode ser instalado na frente ou na traseira do carro (ou moto), mas ao contrário de outros artefatos, a sua função é interromper um fluxo de ar que passa sobre e ou em torno de um veículo.  Desta forma, são criadas áreas de turbulência controlada, aumentando o arrasto sobre o eixo dianteiro ou traseiro e, por consequência, aumento de estabilidade mecânica.

O Porsche 911 Turbo de 1974 foi o primeiro modelo a ficar marcado pelo uso dos (grandes) spoilers traseiros, chamados de cauda de baleia. No 911 foram apresentados como uma solução para reduzir o tradicional efeito de perder a traseira em altas velocidades, característica da posição do motor e tração traseira. Apesar de alguns especialistas contestarem o resultado prático.

Os spoilers podem ser feitos de diversos materiais como plástico, fibra de vidro, silicone e fibra de carbono (mais leves, resistentes e caros!). São usados na dianteira e traseira dos carros, mas quando instalados na frente muitas vezes são chamados de "asa".

Os spoilers dianteiros nos carros de corrida costumam serem posicionados abaixo ou integrado ao para-choque, controlando o fluxo de ar na frente para melhorar o coeficiente de arrasto e ganhar velocidade ou para gerar maior “downforce” aumentando a estabilidade. Nos carros de passeio normalmente são usados para direcionar o fluxo de ar para o compartimento do motor e melhorar o resfriamento.

Sobre os spoilers traseiros, vulgo aerofólios, já falamos no item 1 deste post.

Existe uma outra evolução deste dispositivo que são os chamados “Spoilers ativos”, que se ajustam dinamicamente com o carro em movimento, mudando a intensidade do efeito e o desempenho.

Além de carros de corrida, os Spoilers são frequentemente instalados em carros esportivos e de alto desempenho, nos carros de passeio o efeito quase sempre é puramente de estilo, mas se for instalado sem critérios pode até aumentar o consumo porque pioram a aerodinâmica.
That´s all folks...