Ciencia y espacio 3D
Cronología universal de la historia humana: de la prehistoria a la actualidad
Línea de tiempo total • De los orígenes líticos a la inteligencia artificial • Ciencia y cultura
Sustentación (CL)
0.000
Arrastre (CD)
0.000
Eficiencia (L/D)
0.00
Reynolds (Re)
0
Ángulo de ataque
+6.0º
Velocidad flujo
45 m/s
Régimen aerodinámico
Flujo laminar adherido
Perfil y orientación
Condiciones del flujo
Capas de visualización
Haz clic o arrastra con el dedo sobre el túnel en cualquier momento para dibujar tus propios obstáculos aerodinámicos.
Fundamentos de la sustentación y mecánica de fluidos
El flujo de aire a velocidades subsónicas se rige por las ecuaciones de Navier-Stokes para fluidos viscosos e incompresibles. Cuando un perfil asimétrico se sumerge en la corriente, desvía las líneas de corriente provocando una aceleración del aire en la cara superior (extradós) y una desaceleración en la cara inferior (intradós). Conforme al principio de Bernoulli y la conservación del momento lineal, la diferencia neta de presiones genera la fuerza ascendente de sustentación.
C_L = 2 · F_L / (ρ · v∞² · A) | C_D = 2 · F_D / (ρ · v∞² · A) | Re = (v∞ · c) / ν
Si aumentas el ángulo de ataque por encima de un valor crítico (aproximadamente 14º a 18º según el perfil), la capa límite no podrá vencer el gradiente adverso de presiones y se desprenderá de la superficie superior. Se produce entonces la pérdida aerodinámica (stall): el coeficiente de sustentación se desploma y el coeficiente de resistencia se dispara, formándose una estela turbulenta caótica aguas abajo.
Guía técnica de aerodinámica computacional, perfiles alares y túneles de viento
El análisis aerodinámico mediante simulación numérica de las ecuaciones de Navier-Stokes permite estudiar la formación de la capa límite, los gradientes adversos de presión causantes del desprendimiento del flujo y la relación óptima entre sustentación y resistencia en cuerpos perfilados y cuerpos romos.
Comportamiento aerodinámico comparado de perfiles NACA y cuerpos clásicos
En régimen incompresible subsónico, la geometría del perfil define la distribución superficial de presiones conforme a la ecuación de Bernoulli. Mientras que los perfiles NACA de 4 dígitos equilibran curvatura (camber) y espesor relativo para maximizar la relación CL / CD, las geometrías no aerodinámicas sufren una separación prematura de la capa límite con estelas de recirculación masivas.
| Geometría de ensayo | Curvatura máxima (% c) | Espesor relativo (% c) | Ángulo crítico (stall) | CL,máx típico | CD,mín típico | Aplicación práctica |
|---|---|---|---|---|---|---|
| NACA 0012 (Simétrico) | 0 % | 12 % | ~16º | 1,50 | 0,006 | Estabilizadores de cola, timones y palas de helicóptero |
| NACA 2412 (Camber suave) | 2 % | 12 % | ~15º | 1,65 | 0,007 | Alas principales de aviación ligera general (Cessna 172) |
| NACA 4412 (Alta sustentación) | 4 % | 12 % | ~14º | 1,75 | 0,008 | Aeronaves de despegue y aterrizaje corto (STOL) y planeadores |
| Cilindro circular 2D | N/A | 100 % | Continuo (θ ≈ 82º) | 0,00 | 1,17 | Torres eólicas, cables de alta tensión y chimeneas |
| Placa plana transversal | N/A | 0 % | Desprendimiento total | 0,00 | 1,98 | Aerofrenos de aeronaves, paracaídas y alerones de frenado |
Cómo simular aerodinámica y sustentación en el túnel de viento 2D
1
Seleccionar el perfil alar o geometría de ensayo
Elige un perfil alar estandarizado NACA (0012, 2412, 4412) o una forma geométrica de referencia (cilindro, prisma o trazo libre).
2
Ajustar la velocidad del flujo de aire y ángulo de ataque
Regula la velocidad de entrada del fluido y modifica el ángulo de ataque (alfa) para observar la deflexión de la corriente.
3
Alternar entre modos de visualización CFD
Activa las líneas de humo trazadoras, el mapa escalar de presiones de Bernoulli o la vorticidad para identificar turbulencias.
4
Monitorear coeficientes aerodinámicos y pérdida
Evalúa las fuerzas de sustentación y arrastre en tiempo real y detecta el punto crítico de pérdida (stall) cuando la capa límite se separa.
Preguntas frecuentes sobre aerodinámica y túneles de viento
¿Cómo genera sustentación un perfil aerodinámico alar?
La sustentación se produce por la deflexión del flujo de aire hacia abajo conforme pasa alrededor del perfil. Debido a la curvatura y al ángulo de ataque, se crea una zona de baja presión en el extradós (superficie superior) y mayor presión en el intradós (superficie inferior), generando una fuerza neta perpendicular a la dirección del viento incidente.
¿Qué es la pérdida aerodinámica o stall?
Ocurre cuando el ángulo de ataque supera el límite crítico (generalmente entre 14º y 18º en perfiles subsónicos). En ese punto, el flujo de aire no puede seguir la curvatura superior y la capa límite se separa violentamente, desplomando la sustentación y disparando la resistencia de arrastre.
¿Qué significan los coeficientes CL y CD?
Son coeficientes adimensionales que permiten comparar la eficiencia aerodinámica independientemente del tamaño o la velocidad. CL representa el coeficiente de sustentación (lift) y CD el coeficiente de resistencia o arrastre (drag). Una mayor relación CL/CD indica un planeo más eficiente.
¿Qué es la calle de vórtices de von Kármán y cuándo se produce?
Es un patrón repetitivo de vórtices arremolinados alternos que se desprenden periódicamente de un cuerpo romo (como un cilindro o cable) inmerso en un fluido. Ocurre en rangos específicos del número de Reynolds (47 < Re < 10⁵) y causa oscilaciones transversales inducidas por el flujo.
¿Cómo influye el número de Reynolds en la simulación aerodinámica?
El número de Reynolds (Re = v · c / ν) relaciona las fuerzas inerciales con las viscosas. Un Reynolds bajo produce flujos laminares dominados por la viscosidad, mientras que un Reynolds alto favorece la turbulencia, reduciendo el espesor relativo de la capa límite antes del desprendimiento.
