Sistema aerodinámico Ram-Air: funcionamiento

Los preparadores de motores se gastan fortunas intentando meter más cantidad de aire en los cilindros, pero la forma más fácil de lograrlo es conseguir que la presión en la entrada del motor aumente.

Santiago Cabello; Pablo Baz, P.B. -
Sistema aerodinámico Ram-Air: funcionamiento
Sistema aerodinámico Ram-Air: funcionamiento

En las motos deportivas, y sobre todo en la competición, cualquier pequeña ayuda puede ser considerada de importante a fundamental. La finalidad del trabajo de todo el equipo en una carrera es conseguir que la moto gire más rápido, y obviamente una forma de conseguirlo es que corra más. Teniendo un motor más potente lograremos mayor aceleración y velocidad máxima, y eso hace que el cronómetro se pare antes.

Durante muchos años las motos no tuvieron muy en cuenta la aerodinámica. Esa ciencia estaba reservada a la aeronáutica y después a los coches de carreras. Las motos de serie no empezaron a montar carenados de manera generalizada hasta la década de los 80, y en las de carreras, una vez que se prohibieron los carenados tipo «puro» en los 50, nadie fue más allá de cubrir mínimamente la moto en busca de algo de penetración a alta velocidad.

Pero en algún momento, a alguien se le ocurrió que, tal y como ya habían descubierto en otros campos, el aire que rodea la moto no tenía por qué ser tan solo un enemigo a combatir, sino que se podía aprovechar. Si una moto viaja a 200 km/h y gasta la mayoría de su potencia en abrirse paso entre el aire que se aplasta contra ella, se puede aprovechar esa presión que creamos en nuestro beneficio. Así nacieron los sistemas Ram Air, primero con tomas en las 500 cc de GP, luego en motos de serie. Algunas de ellas se hicieron famosas, como la Kawasaki ZZR 1100, con su boca de entrada en el frontal del carenado, pese a que no era, ni mucho menos, la primera que lo empleaba.

La posibilidad de meter el aire que llega a la moto a toda velocidad en el motor y con ello aumentar la potencia, se ha convertido desde entonces en una obligación para cualquier moto deportiva, y, por supuesto, aún más en una de carreras. Es un extra que no cuesta nada, bueno sí, porque precisa de unos conocimientos y un desarrollo para lograrlo y que funcione. De hecho, como en cualquier área, si lo haces mal puedes no solo no ganar nada, sino incluso perderlo.

El aire a alta velocidad es muy caprichoso, y es muy difícil de controlar. Las ondas de presión, los flujos laminares y turbulentos, sus cambios con la presión y la temperatura, con la velocidad relativa respecto a las superficies, todo acaba construyendo un universo de posibilidades que hay que intentar controlar.

¿Cómo se diseña un conducto de aire para una moto? Pues no es nada fácil, pero afortunadamente en esta ocasión tenemos la posibilidad de verlo gracias al trabajo que Santiago Cabello y Pablo Baz han realizado en los últimos meses en La Moto2. En este caso se trata de una moto de carreras, que en algunos aspectos ofrece una mayor facilidad para el diseño, ya que no está sujeta a compromisos como tener que compartir espacio con faros, cuadros de instrumentos, etc, ni de mantener la estética del frontal que se ha elegido, y en este caso concreto, ni siquiera de sortear la pipa de dirección del chasis, porque esta moto no tiene.

El conducto de aire de La Moto2 es simple, pero no está exento de ciertas complicaciones, porque, al final, siempre tienes que sortear algunos imponderables. En este caso son la boca de entrada a la caja de filtro de aire, que viene dada al ser la de serie por reglamento, la anchura en la parte del sistema telescópico de dirección, la altura marcada por el desplazamiento de la tija inferior de la dirección, y como en todos los casos, la propia aerodinámica del carenado.

Es evidente que el diseño de un conducto Ram Air busca conseguir la máxima presión posible en la admisión, y la forma de controlarlo es empleando el sensor que se encuentra dentro de la caja de aire de la moto, o airbox. Pero para empezar, nos tenemos que ir al extremo opuesto, a la zona por la que entra el aire. Hay que tener en cuenta que al final siempre vamos a obtener menos presión que la que tenemos en el frontal del carenado, así que lo primero es tratar de situar la boca de entrada en la zona que nos permita recoger el aire a la mayor presión posible. No todo el frontal del carenado tiene las mismas posibilidades, porque el aire al llegar a él, empieza a desplazarse creando corrientes. Lo mejor es siempre recoger el aire antes de que choque, cuando todavía tiene toda su energía. A partir de entonces debemos lograr minimizar las pérdidas en el conducto.

Así, para el diseño del conducto de La Moto2, hemos empezado por buscar la situación óptima de la boca de entrada, teniendo en cuenta la forma del carenado. En general esta zona se sitúa siempre cerca del pico del carenado, que es la parte más adelantada de la moto en esa zona. Se ha realizado una primera batería de cálculos con un conducto a media altura «A», un conducto alto «B» y otro bajo«C». Sobre los tres se crea un conducto que tenga la forma aproximada que ya sabes que debe funcionar, y que viene dada por las restricciones espaciales que te limitan en cada parte una cierta área.

En nuestro caso, el conducto alto es el que ha dado mejores resultados con unas presiones medidas en el sensor del airbox por encima de 40 mbar. Esto significa, teniendo en cuenta que la presión a nivel de mar es de 1.033 mbar, que logramos algo más de un 4% de mejora, que puede parecer poco, pero no lo es.

Pero no todo acaba aquí, porque dependiendo de la forma de la boca de entrada y de la geometría del conducto, podemos no solo echar a perder lo conseguido, sino también la aerodinámica. Hay que prestar ahora especial atención al detalle, y para ello, una vez que tenemos el diseño básico del conducto, se emplea una técnica llamada «Morph», que consiste en deformar las geometrías y recalcular de forma automática los modelos, todo ello guiado por un algoritmo de optimización. Evidentemente para ello es necesario emplear modelos informáticos.

El objetivo es tanto mejorar la presión dentro del conducto como minimizar su efecto sobre la aerodinámica de la moto, empleando una simulación que incluye además del conducto la carrocería.

Con este método de cambio y ensayo, poco a poco hemos creado un ciclo de optimización que ha llevado a pulir las formas iniciales de la carrocería. Nos ha conducido a una geometría con líneas muy suavizadas respecto a la inicial, que como ves en el render son mucho más agresivas. Ahora la boca de entrada tiene un tamaño menor, y su parte inferior está ajustada al límite que impone el recorrido de la suspensión delantera, para minimizar las curvas.

Aún así, esta geometría aún no está totalmente optimizada. Eso, como en tantos otros apartados es casi imposible de lograr, pero soluciona en gran medida los problemas de la geometría inicial con que nos habíamos encontrado. El tubo original no estaba estudiado más que de forma burda, y en el se manifestaban en el ordenador pérdidas en forma de remolinos, y también zonas en las que el aire se aplastaba mucho, donde pierde velocidad, algo que se manifiesta en una alta concentración de líneas. 

Si te fijas en los diferentes modelos, puedes observar los desprendimientos del flujo de aire, que se manifiestan en forma de esos remolinos, y que provocan pérdidas. En el modelo seleccionado han desaparecido casi por completo y por lo tanto la presión que registra el sensor del airbox ha aumentado.

El siguiente paso cuando se diseña el conducto, que es lo que queda por hacer en La Moto2, es integrarlo en el conjunto. También hay que valorar si compensa disminuir el rendimiento en el Ram Air para ganar algo en la aerodinámica de la moto, porque ésta es también muy importante, y hay que analizar qué se gana y qué se pierde con cada modificación. Esto se puede conseguir variando la posición de la boca de admisión y disminuyendo su tamaño.

Como ves, se trata de una técnica que no parece acabar nunca, lo que cambias en una parte afecta a otras, cuya modificación te obliga a plantear cambios en el punto inicial. Una rueda que gira y gira sin parar, pero que siempre te permite ganar un poco en cada evolución.

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