Efecto suelo

Encantado de poder ayudarte. Voy a ir por partes...
1. Coeficiente Cx
El valor del coeficiente de resistencia al avance de Cx se ve afectado por un elevado número de factores de diseño: forma de la delantera, inclinación del parabrisas, techo, laterales, bajos, ruedas, spoiler delanteros y traseros, salientes, flujo interior... Su análisis requeriría una extensión que sobrepasa la intención de tu pregunta, por lo que creo.
Aunque se presentan valores con los que se puede apreciar la influencia de ciertas partes y diseños del vehículo, en el coeficiente de resistencia al avance (Cx), debe tenerse en cuenta que tales influencias son interdependientes entre sí y que, por tanto, en el diseño de un vehículo han de contemplarse conjuntamente todas las partes y zonas.
Quiero insistirte en que no existen modelos teóricos precisos para predecir la resistencia aerodinámica, como tampoco las demás acciones de esta naturaleza, por lo que los resultados experimentales constituyen la fuente más fiable de datos y conocimientos sobre la influencia de diferentes variables geométricas, o de otra naturaleza, sobre los distintos coeficientes aerodinámicos.
La resistencia aerodinámica depende del flujo exterior del vehículo (la resistencia de la carrocería y sus salientes, para entendernos) y de la circulación interior (la resistencia del fluido que pasa por los conductos internos del coche). En cuanto al primero, existen la resistencia debida al rozamiento y la resistencia de presión. La proporción en que cada una de ellas influye en la global, depende de la forma del cuerpo y de la lisura de sus superficies. Te voy a poner varios ejemplos:
En un cuerpo currentilíneo con Cx = 0.04 / 0.05, la resistencia aerodinámica es debida, principalmente, al rozamiento; en cambio, en una placa plana con Cx = 1.2, la resistencia es casi puramente de presión. En formas como cilindros, o paralepípedos con sus ejes longitudinales orientados en la dirección del flujo, la contribución de la resistencia de presión es algo menor que en la placa, pero es predominante.
Esto sucede en los vehículos automóviles corrientes y en la Fórmula 1.
A las resistencias anteriores se deben añadir las que originan los distintos salientes del coche, entre ellos los espejos retrovisores exteriores; a esta resistencia suele denominarse de densidad.
Aunque la contribución de las diferentes resistencias a la total, varía de unos vehículos a otros, se puede contemplar la siguiente tabla, con unos datos orientativos;
Resistencia de presión (o de forma) = > 70%
Resistencia de rozamiento (o viscosa) = < 10%
Resistencia de densidad = > 10%
Resistencia interna = ? 10%
Las resistencias de rozamiento y densidad se logran minimizar mediante el adecuado alisamiento de las superficies y la eliminación de protuberancias. La resistencia interna se reduce mediante la adecuada disposición de las superficies de entrada y salida de aire.
En cuanto a la resistencia de presión, al ser la componente que más contribuye a la resistencia total, es a la que más atención se ha prestado para intentar reducirla.
De eso es lo que trata el coeficiente Cx. Como norma general, se puede decir que el coeficiente Cx es proporcional o casi proporcional al área frontal del vehículo, aunque no es del todo cierto por todas las matizaciones que te he descrito. Otros coeficientes pueden ser Cz (coeficiente de resistencia del eje trasero) y Cy (coeficiente de resistencia del eje delantero).
Por otro lado, cuanto más afilado sea el coche no tiene por qué ser más bajo el Cx... depende de muchísimos datos. La forma básica con un coeficiente más bajo que se ha podido crear, no era afilada en su frontal. Todo lo contrario, era redondeada. Otra cosa es que el frontal de un coche deportivo (que se supone con mejor Cx) sea más bajo o más estrecho. Pero por norma no puedes decir que cuanto más afilado más aerodinámico porque no es del todo cierto.
Actualmente, no sé qué coche fabricado en serie tiene menor Cx. Creo que va a ser el nuevo Ferrari Enzo (o espero que sea) que vamos a comenzar a producir a principios de 2003, ya que el diseño aerodinámico está basado en el F12001 y en el F12002 de este año. Todavía no dispongo de datos concretos de este Ferrari, ya que yo no trabajo en vehículos de calle, pero supongo que el modelo básico (ruedas, radiador, escape, ventanas, juntas, etc.) debe rondar un Cx = 0,18. No te lo puedo afirmar. El Cx final puede aumentar ligeramente con respecto al del modelo básico.
En F1, el coeficiente aerodinámico Cx no se utiliza. Nuestros progresos son en base a la experimentación en el túnel del viento y los datos utilizados por los ordenadores y los programas informáticos no son de ese tipo. Por lo tanto, me es imposible darte una cifra concreta, además de que son cifras que se mantienen en secreto (si sigues la Fórmula 1 sabrás el espionaje industrial que se da en nuestro deporte). Estas cifras son variables ya que como bien sabes los Fórmula 1 tienen muchos spoilers en su complejidad aerodinámica y todos ellos varían de unas condiciones a otras. De todos modos calcula que un cuerpo básico con ruedas sobre el que se trabaja aerodinámicamente puede tener un Cx de 0,1 aproximadamente.
2. Efecto suelo
Como ya sabrás, fue prohibido en la Fórmula 1 cuando estaba en auge por suponer un peligro para los pilotos. Entiende que un monoplaza que utiliza el efecto suelo si "pierde ese efecto" por distintos motivos, la fuerza con la que es despedido debido a la fuerza centrífuga y a la pérdida de adherencia (coeficiente de rozamiento) del coche es inmensa.
El efecto suelo es bastante sencillo de explicar. Te lo voy a contar a través de la historia de la F1.
Se aplicó en la Fórmula 1 en los 70. Fue el jefe de Lotus Colin Chapman el que "reinventó" la aerodinámica (ten en cuenta que el efecto suelo revolucionó la aerodinámica). Su Lotus 78 era una construcción pionera sacada del túnel de viento. Los listones estancos dispuestos lateralmente en los flancos del coche tocaban casi el asfalto. Gracias a este truco reglamentario, la corriente de aire que circulaba por los bajos del modelo 78 se aceleraba tanto que se generaba un vacío que proporcionaba al coche de carreras un agarre adicional, lo que a su vez permitía alcanzar en curva velocidades extremadamente elevadas.
Para lograr temperaturas de aceite y agua moderadas (ya que dichos faldones no dejaban entradas de refrigeración) se utilizaban intercambiadores de calor cerámicos ubicados en el carenado exterior del monoplaza. Pero el sistema sólo funcionó en la teoría, luego en la práctica el "invento" no funcionaba... Por lo que tengo entendido, inevitablemente hubo que practicar en el carenado los agujeros necesarios, tan odiados por los que nos dedicamos a la aerodinámica.
En 1981 se prohibió el "efecto suelo", por razones de seguridad, es decir las láminas de estanqueidad (faldones) en la parte inferior de los flancos del coche. Los faldones fijos a 60 mm del suelo debían reducir el efecto suelo y, por tanto, también las velocidades en las curvas.
Espero haberte servido de ayuda, y para cualquier otra consulta o duda me tienes a tu servicio.