La capa límite

LA CAPA LÍMITE

La capa límite

¿Qué es la capa límite?

Entender la capa límite puede ser complejo, pero lo importante es quedarse con la idea general. De hecho, será posiblemente el concepto más complejo de todo el curso. 

La capa límite es un concepto clave en la aerodinámica, pero lo veremos de manera superficial ya que su explicación completa conlleva una explicación mucho más técnica detrás. Si vuestro interés es la aerodinámica, os recomendamos ampliar la información con algunos libros de  aerodinámica de coches, con ellos podréis entender mucho mejor aspectos claves de la aerodinámica de un vehículo tales como la capa límite. Mientras tanto, daremos una explicación muy breve de la capa límite. 

​Si observamos el ensayo de CFD de un coche, las capas que vemos corresponden a un flujo laminar. 
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Cuando un coche avanza, si consideramos un fluido laminar, podemos dividir el aire en distintas capas al igual que ocurre en la imagen anterior.

Para esta explicación consideramos que el coche avanza a 120km/h y el viento a 80km/h, de forma lineal y constante.

Entonces la capa de aire que va pegada justo a la superficie del coche irá a la misma velocidad que el coche. Esto siempre ocurre, para simplificar, podemos decir que la capa contigua va “adherida” a la superficie. Esto se debe a efectos de viscosidad, pero ya sería adentrarnos demasiado en materia.
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Entonces, la capa siguiente contigua irá un poco más lenta y así sucesivamente obteniendo un gradiente de velocidad. ¿Qué es un gradiente de velocidad? Para este caso, significaría que cada capa irá un poco más lenta que la anterior, descendiendo la velocidad de forma gradual hasta llegar a los 80km/h.

Por lo que podemos decir que cuando el aire vaya a 80km/h, ya no estará bajo la influencia de la superficie del coche que lo atraviesa. La capa límite es aquella que divide ese momento de transición, entre las capas que se ven afectadas por el coche y las capas que no. 

De la capa límite hacia el exterior, el aire irá siempre a 80km/h porque no se ve influido. Desde la capa límite hacia el interior irá pasando de los 80km/h hasta los 120km/h que es la velocidad que lleva el coche.

​Conocer en profundidad el funcionamiento de la capa límite da lugar a toda una serie de soluciones de diseño, por ejemplo, jugar con los bordes de ataque de los alerones. Los ingenieros deben evitar a toda costa el desprendimiento de la capa límite al principio del recorrido del aire. Esto sería fatídico para la aerodinámica de nuestro coche. Existe la posibilidad de buscar el desprendimiento intencionado de la capa límite en situaciones concretas mediante una aerodinámica variable, pero esto ya entraría en materia de aerodinámica avanzada.

Pero para entender bien la capa límite y el posible juego que tiene es necesario adentrarse con libros específicos de aerodinámica. Sin estos libros, habría que ir a lo seguro que sería evitar el desprendimiento, o retrasarlo lo máximo posible.
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Si observamos cualquier análisis de CFD, como el de la imagen anterior del Ferrari 488 GTE, podemos ver como las líneas avanzan en flujo laminar, bien ordenadas y pegadas al coche.

Si seguimos observando la imagen podemos identificar el plano de máxima sección del coche. En este caso está situado poco después de la parte superior del parabrisas.
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​En ese punto será cuándo el flujo comienza a separarse de la carrocería y a disminuir la presión. Ese plano de sección máximo es clave, para entendernos, podemos decir que desde el plano hacia delante el aire está empujando al vehículo, y de ese plano para atrás está tirando del vehículo. 
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