Investigadores del ‘Grupo de Investigación de Mecánica de Fluidos’ del Departamento de Ingeniería Mecánica y Minera de la Universidad de Jaén están trabajando para mejorar las características aerodinámicas de vehículos terrestres de transporte de mercancías con el objetivo de reducir su consumo de combustible y la emisión de CO2. Concretamente, el equipo jiennense ha solicitado la patente de un nuevo dispositivo destinado a reducir la resistencia de avance en la parte trasera de estos vehículos, y por tanto a conseguir mayor sostenibilidad en estos medios de transporte.
El director de este proyecto de investigación y miembro del grupo de la UJA, José Ignacio Jiménez González, explica que este trabajo se centra en los camiones de mercancías, al ser los vehículos terrestres que mayor impacto medioambiental generan. “Se ha investigado mucho sobre la aerodinámica de la parte delantera y lateral de estos medios de transporte pero en menor medida en la parte trasera debido a restricciones de carga”, subraya. El experto explica que en la parte delantera de los camiones se genera una elevada presión de aire, mientras que en la parte trasera una presión mucho más baja, y que es precisamente esta diferencia la principal responsable de la resistencia aerodinámica del vehículo. “El 20% de la resistencia de avance del camión está precisamente vinculada a la parte trasera, por lo que hay un potencial muy interesante para investigar”, añade.
El grupo jiennense lleva trabajando varios años en la caracterización y control de flujos alrededor de vehículos terrestres y en el diseño de dispositivos traseros que reduzcan el tamaño de la estela que se genera tras éstos, mejorando así su aerodinámica. José Ignacio Jiménez señala que en EEUU ya se comercializan algunos dispositivos traseros con forma de cavidades para este fin. El gran desafío para la implantación en Europa, según indica el experto, es que la profundidad de dichos sistemas está delimitada por normativa. En este sentido, la investigación del equipo jiennense está dirigida a optimizar dichas cavidades para reducir la resistencia de avance del camión y mejorar sus cualidades aerodinámicas. “Estos dispositivos clásicos son rectos y nosotros hemos investigado y desarrollado sistemas curvos que consiguen reducir considerablemente el coeficiente de arrastre con menor profundidad”, añade el investigador.
Para ello el trabajo científico, desarrollado inicialmente al amparo de proyectos de investigación financiados por la Universidad de Jaén y la Junta de Andalucía, ha contemplado diversas fases, comenzando con un proceso de simulación numérica en el que, a través de modelos matemáticos de optimización y de mecánica de fluidos computacional, se ha estudiado el flujo tras cuerpos que implementan diversas posibilidades de estas estructuras para reducir la resistencia aerodinámica. Seguidamente, y a partir de los datos registrados, se han realizado experimentos y ensayos a escala en túneles de viento y tanques de agua para estudiar con precisión la presión del flujo que se genera en la parte trasera y validar resultados de la simulación.
Actualmente, el equipo de la UJA está en contacto con empresas líderes nacionales en la fabricación de carrocerías de camiones para poner a prueba estos dispositivos en vehículos de mercancías. José Ignacio Jiménez destaca que los resultados son muy prometedores y pueden contribuir a mejorar notablemente la sostenibilidad de estos medios de transporte. Parte de esta investigación ha sido publicada recientemente en la revista Journal of Fluids and Structures una publicación de referencia en este ámbito.
Objetivo: reducir el consumo y las emisiones
El objetivo principal, por lo tanto, es reducir el consumo de combustible y la emisión de CO2 a la atmósfera y, en definitiva, mejorar la sostenibilidad medioambiental de estos medios de transporte. Esta línea estratégica está contemplada dentro de las prioridades científicas y retos sociales del Programa Estatal de Investigación y el programa marco Horizonte 2020 de la Unión Europea. “En unos años va a ser obligatorio que los camiones incorporen este tipo de dispositivos reductores de arrastre en todos los países de la UE”, detalla el investigador.
De cara al futuro, el grupo de la Universidad de Jaén ha conseguido financiación para poder continuar con sus investigaciones en este ámbito a través del Plan Estatal de i+D+I del Ministerio de Economía, Industria y Competitividad para los próximos tres años. El próximo reto, según explica el experto, es analizar si el uso materiales flexibles que vibren con el movimiento podría reducir aún más la resistencia aerodinámica de los vehículos terrestres. Para esta investigación el equipo jiennense colaborará con investigadores de la Escuela Nacional Superior de Técnicas Avanzadas (ENSTA ParisTech) de París y del Instituto de Mecánica de Fluidos de Toulouse, ambos centros de referencia internacional en este campo.
