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En nuestra entrega anterior vimos que la capa límite es producto de la viscosidad de los fluidos y también que se trata de uno de los fenómenos más importantes de la aerodinámica, ya que está íntimamente vinculado a la resistencia. A tal punto que podríamos decir que un cuerpo es verdaderamente aerodinámico cuando no existe separación de esa vena de aire. Obviamente, ésta es una situación ideal que raramente se cumple, pero los diseñadores hacen grandes esfuerzos para acercarse a ella lo mejor posible.

La capa límite puede ser de dos tipos: laminar o turbulenta, o una combinación de ambas. Cuando el fluido es viscoso o cuando la velocidad del objeto es relativamente baja, la capa límite tiende a mantenerse laminar, es decir, los filetes de aire permanecen adheridos en casi toda la superficie y conservan su uniformidad durante su recorrido (ver fig. 1). Es difícil visualizarla pero podemos apelar a algunos ejemplos caseros: si colocamos una cuchara debajo del chorro suave de una canilla observaremos sobre la parte convexa que el agua se desliza en forma laminar; si la velocidad del chorro se incrementa el agua permanece adherida a la superficie de la cuchara pero se torna turbulenta. Estos dos tipos de flujo se pueden observar también cuando se apoya el cigarrillo en un cenicero: la primera parte del humo que se se eleva es uniforme y casi rectilínea hasta que luego se transforma en turbulenta.

fig-1.

En muchos casos, para evitar el desprendimiento de la capa límite suele recurrirse a algunos artilugios para transformarla de laminar en turbulenta, ya que de esa manera es más estable. Una capa límite turbulenta posee más energía y aunque provoca más rozamiento que otra laminar tiene mayor capacidad de adherencia a las superficies, razón por la cual muchas veces es preferible incrementar algo la resistencia de fricción para evitar su desprendimiento con todas las consecuencias que ello trae aparejado.

Quizá el mejor ejemplo es el de la pelotita de golf. Muchos no saben que si esta pequeña esfera fuese completamenta lisa llegaría casi a la mitad de su recorrido. Es preciso aclarar que cuando la pelota de golf es lanzada se le suman dos movimientos, el de rotación y el de traslación (como la Tierra alrededor del Sol), que le producen sustentación para ganar altura (efecto Magnus), pero éste es otro tema que ya veremos más adelante. Las distancias que se logran con estas pelotas se deben en gran parte a los hoyuelos que cubren su superficie, que provocan una serie de diminutos remolinos y transforman la capa límite de laminar en turbulenta. De esta manera se logra mayor adherencia de la vena de aire (ver fig. 2), es decir, se demora la separación del flujo, se reduce la resistencia aerodinámica y por lo tanto la pelota viajará más lejos

fig-3.

No obstante, debemos tener siempre presente que todo dependerá de las características del objeto, de su velocidad y de la viscosidad del fluido en que se mueve. La combinación de estos factores constituye un parámetro que se utiliza para comparar el comportamiento de objetos y fluidos, que se denomina Número de Reynolds, pero todavía no nos compliquemos y continuemos viendo las nociones fundamentales.

Los planeadores, que prescinden de planta de poder y vuelan a velocidades relativamente bajas, deben diseñarse cuidando al extremo los detalles para lograr el mejor rendimiento aerodinámico. Sus fuselajes son muy estilizados y sus alas incorporan los denominados perfiles laminares, es decir, una sección de ala en la que se busca que la corriente de aire se mantenga laminar a lo largo de casi todo su recorrido. Pero estos perfiles tienen el inconveniente de que son muy sensibles a los cuerpos extraños, a tal punto que los insectos que pueden llegar a pegarse sobre la superficie del ala cuando el avión se encuentra en tierra rompen el flujo laminar reduciendo sustancialmente el rendimiento. Por eso no es extraño que se limpien prolijamente las alas antes de una prueba volovelística (ver fotografía 1).

Para resumir, a bajas velocidades conviene mantener una capa límite laminar adherida a casi toda la superficie, pero a medida que el régimen aumenta existe la posibilidad de desprendimiento, por lo cual se trata de convertirla en turbulenta y de esa forma asegurar algo más su adherencia (ver fotografía 2). Todo dependerá de cómo se combinan los parámetros mencionados arriba que definen el Número de Reynolds.

En el caso de las aeronaves de alta velocidad que tienen la toma de aire de los turborreactores muy cerca del fuselaje o de las alas, incorporan junto a la admisión una plancha para evitar que el motor absorba la capa límite, evitando de esa manera su separación (ver fotografía 3). Si el avión fue diseñado para desarrollar una velocidad no muy elevada, la boca de admisión se coloca algo separada del fuselaje, asegurando el desplazamiento de la corriente de aire a lo largo del cuerpo.

1- Un miembro del equipo limpia cuidadosamente el ala de un planeador para mantener la laminaridad del flujo.

2- El ala de un A4 Skyhawk tiene doble hilera de generadores de torbellinos para evitar que la capa límite se desprenda sobre las superficies de control.

 

3- El deflector de la boca de admisión del F-4 Phantom tiene doble propósito: regularla entrada de aire y evitar que la capa límite del fuselaje sea absorbida por el reactor.

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