Contents
Qué es el perfil aerodinámico en un aerogenerador
El ala de un avión tiene una forma especial llamada perfil aerodinámico. Si cortáramos un ala en rebanadas como una barra de pan, cada una de las rebanadas del ala de un avión tendría la forma de un perfil aerodinámico. Además de las alas de los aviones, las aspas de los ventiladores, las hélices, las turbinas, los frisbees, las cometas y las velas también tienen formas aerodinámicas. La forma aerodinámica también es muy común en la naturaleza. Algunas semillas de plantas y criaturas que vuelan por el aire o nadan por el agua tienen formas aerodinámicas. Este diagrama muestra una sección transversal típica de un ala supercrítica, o perfil aerodinámico.
Un perfil aerodinámico es una forma específica, especialmente la utilizada en las alas de los aviones, que ayuda a generar sustentación. Además de las alas de los aviones, que son los perfiles más conocidos, los ventiladores, las hélices y algunos estabilizadores también tienen forma de perfil. En la naturaleza, el perfil aerodinámico es una forma muy común, que se encuentra en las plantas y en las criaturas que vuelan por el aire o nadan por el agua.
El principio básico por el que funciona un perfil aerodinámico se denomina sustentación. La forma de un perfil aerodinámico es tal que el viento puede pasar tanto por encima como por debajo de él. La forma de la parte superior está diseñada para que, al pasar el aire por encima, éste se acelere, disminuyendo la presión del aire en esa región según el principio de Bernoulli. El aire que se encuentra por debajo del perfil no se ve afectado, por lo que su velocidad es la misma que tenía al entrar en contacto con el perfil.
El aire con mayor presión tiende a acercarse al aire con menor presión, y esta diferencia de presión hace que se ejerza una fuerza por debajo del perfil aerodinámico, generando sustentación. Cuanto más rápido se mueva el aire -o cuanto más rápido se mueva el avión por el aire- mayor será la diferencia de presión del aire y, por tanto, mayor será la presión ejercida. A cierta velocidad, se ejerce una fuerza suficiente para que un objeto, como un avión, supere la fuerza de la gravedad y se levante del suelo.
Qué es un perfil aerodinámico
Un perfil aerodinámico (inglés americano) o aerofoil (inglés británico) es la forma de la sección transversal de un objeto cuyo movimiento a través de un gas es capaz de generar una elevación significativa, como un ala, una vela o las palas de una hélice, un rotor o una turbina.
Un cuerpo sólido que se mueve a través de un fluido produce una fuerza aerodinámica. La componente de esta fuerza perpendicular a la velocidad relativa de la corriente libre se denomina sustentación. La componente paralela a la velocidad relativa de la corriente libre se denomina resistencia. Un perfil aerodinámico es una forma aerodinámica capaz de generar mucha más sustentación que resistencia[1] Los perfiles aerodinámicos pueden diseñarse para su uso a diferentes velocidades modificando su geometría: los destinados a vuelos subsónicos suelen tener un borde de ataque redondeado, mientras que los diseñados para vuelos supersónicos tienden a ser más delgados con un borde de ataque afilado. Todos tienen un borde de salida afilado. Las láminas de función similar diseñadas con agua como fluido de trabajo se denominan hidroplanos.
La sustentación de un perfil aerodinámico es principalmente el resultado de su ángulo de ataque. Cuando se orienta en un ángulo adecuado, el perfil aéreo desvía el aire que se aproxima (en el caso de las aeronaves de ala fija, una fuerza descendente), lo que da lugar a una fuerza sobre el perfil aéreo en la dirección opuesta a la desviación. Esta fuerza se conoce como fuerza aerodinámica y puede dividirse en dos componentes: sustentación y resistencia. La mayoría de las formas de láminas requieren un ángulo de ataque positivo para generar sustentación, pero las láminas abombadas pueden generar sustentación con un ángulo de ataque cero. Este “giro” del aire en las proximidades del perfil crea líneas de corriente curvas, lo que da lugar a una menor presión en un lado y una mayor presión en el otro. Esta diferencia de presión va acompañada de una diferencia de velocidad, a través del principio de Bernoulli, por lo que el campo de flujo resultante en torno al perfil aerodinámico tiene una velocidad media mayor en la superficie superior que en la inferior. En algunas situaciones (por ejemplo, en el caso de un flujo potencial no viscoso), la fuerza de sustentación puede relacionarse directamente con la diferencia de velocidad media superior/inferior sin necesidad de calcular la presión, utilizando el concepto de circulación y el teorema de Kutta-Joukowski[a][2][3][b].
Características de los perfiles aéreos
Un perfil aerodinámico es un dispositivo que obtiene una reacción útil del aire que se mueve sobre su superficie. Cuando un perfil aerodinámico se mueve por el aire, es capaz de producir sustentación. Las alas, las superficies horizontales de la cola, las superficies verticales de la cola y las hélices son ejemplos de perfiles aerodinámicos.
Por lo general, el ala de un avión pequeño tendrá el aspecto de la sección transversal de la figura anterior. La parte delantera de un perfil aerodinámico es redondeada y se denomina borde de ataque. La parte posterior es estrecha y cónica y se denomina borde de salida. Una línea de referencia que se utiliza a menudo para hablar de los perfiles aéreos es la cuerda, una línea recta imaginaria que une los extremos de los bordes de ataque y de salida.
