Ángel Suárez es el responsable de física del vehículo en I+D en el Centro Técnico de Seat.
Ángel Suárez (Cupra): "un coche de calle tiene mejor coeficiente aerodinámico que un Fórmula 1"
- El responsable de física del vehículo de Cupra y Seat nos habla de la importancia de la aerodinámica en los coches eléctricos.
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Si es usuario de la red de LinkedIn, desde aquí recomendamos que siga el perfil de Ángel Suárez en esta red profesional. Entre otras razones porque los vídeos que allí publica este experto son muy divulgativos e interesantes para todos aquellos a los que les guste el mundo del motor y de los vehículos en general.
Ángel utiliza todo este conocimiento en su día a día como responsable del departamento de física del vehículo dentro del área de I+D en el Centro Técnico de Seat, compañía que también engloba ahora a la marca Cupra.
Dirige un equipo de 24 personas que trabajan en tres campos diferentes: CO2, prestaciones y aerodinámica; desarrollo de pesos y acústica.
Para conocer un poco más a este especialista y saber cómo Seat y Cupra desarrollan los vehículos, charlamos con este experto para aprender de la importancia que tiene su trabajo en el desarrollo de los nuevos coches... Así ha sido nuestra conversación.
Comenzando por el apartado de emisiones… ¿cómo es su día a día?
En relación con la parte de CO2 y prestaciones y aerodinámica, tenemos la responsabilidad de definir cómo queremos que sea el comportamiento prestacional del vehículo.
En cuanto a la aerodinámica, trabajamos desde una fase muy temprana con los compañeros de diseño y los compañeros de desarrollo de carrocería y de conceptos en definir esas formas que queremos para tener la mejor eficiencia, el mejor comportamiento en términos de aerodinámica.
¿También es muy importante su labor en relación con el peso? ¿Cómo hacen para que los coches sean ligeros si cada vez tienen que ir más equipados?
En relación con el peso, comenzamos a trabajar también desde una fase bastante temprana.
Con las primeras piezas y geometrías en 3D ya podemos hacer una estimación de cuál será el peso del conjunto y así poder dimensionar bien el reparto entre ejes y cumplir con el objetivo que tenemos de peso.
¿Y en la acústica?
Aquí cubrimos desde el análisis estructural o el análisis de vibraciones hasta el desarrollo del paquete acústico para asegurar el confort interior mediante la insonorización del habitáculo, sin olvidarnos de la aeroacústica o el “car audio”.
Este último apartado lo tenemos compartido con los compañeros de 'Información y entretenimiento' y donde somos responsables de la ecualización del sonido que realizamos en una sala de audiciones, es una especie de estudio de grabación dentro de nuestro Centro Técnico. Aunque nuestra 'joya de la corona' es una moderna cámara semianecoica inaugurada hace apenas 3 años.
Ángel Suárez durante una explicación a la prensa señalando la importancia de la aerodinámica.
Emisiones, pesos, acústica… ¿Cuál de estas áreas es más importante?
Todas tienen un peso por igual. Para hacerse una idea, en emisiones y prestaciones trabajan 10 personas y en acústica 12.
En el apartado de pesos el número de personas es menor porque en realidad están en coordinación con el equipo de desarrollo de carrocería y los proyectistas.
¿Y qué volumen de trabajo se realiza en España y cuánto viene de Alemania?
En la parte de aerodinámica partimos de cero. Tenemos la plataforma de un vehículo que es un elemento común y también podemos compartir algún otro elemento como los recubrimientos de los bajos de un vehículo. Pero todo lo que está por encima y que nosotros llamamos sombrero tenemos completa libertad.
Entonces, ¿el diseño y la parte superior del coche se realiza en España?
Sí, aquí lo principal es que haya un equilibrio entre el diseñador y el área técnica. El diseñador realizará el diseño y buscará las formas y un compromiso estético que funcione en el mercado.
Pero todo ello tiene que tener una funcionalidad en términos de aerodinámica, que es fundamental en lo que a la eficiencia, prestaciones y la seguridad se refieren.
Y cuándo hablamos de aerodinámica nos referimos siempre a lo que conocemos como Cx… que tiene medidas de entre 0,25 y 0,30… ¿es así?
Hay más elementos. Por una parte tenemos la resistencia al avance (el coeficiente de resistencia aerodinámica) que son esas cifras de Cx que mencionas. Aquí el valor de referencia (Cx=1), que es el menos aerodinámico, sería la resistencia al avance que ofrece un cubo de 1 metro de arista.
La forma más aerodinámica en términos de eficiencia sería la gota de agua invertida. Sería un ala de un avión, que tiene en torno a un Cx de 0,05. Y un coche tiene un Cx de entre 0,20 de una berlina deportiva y aerodinámica y hasta los 0,40 que puedes encontrar en algún todoterreno o SUV.
Ángel Suárez revisa la parte inferior del vehículo, clave en la canalización del flujo de aire.
Entonces… ¿si la aerodinámica es tan importante… por qué cada vez hay menos berlinas y más SUV?
Hay que tener en cuenta que no todo los SUV o todoterrenos tienen una aerodinámica de 0,40. Tenemos SUV con coeficientes aerodinámicos muy buenos. Dentro del grupo, por ejemplo hay coches con una arquitectura SUV y tienen valores de Cx por debajo de 0,30.
Hay que tener en cuenta también las tendencias del mercado. Si el cliente demanda SUV es también por la versatilidad, funcionalidad, porque se siente más seguro dentro de estos vehículos… Y el fabricante lo que hace es dar respuesta a esta tendencia del mercado. A partir de ahí, nuestra labor es la de optimización.
¿Para la aerodinámica… trabajáis con túnel de viento? ¿Dónde está situado?
Sí, trabajamos con un túnel de viento para la experimentación con modelos a escala real de 1:1 Nosotros utilizamos las instalaciones del Grupo Volkswagen en Alemania. Habitualmente solemos ir al túnel de AUDI en Ingolstadt, aunque también podemos ir a otros túneles del grupo como el de Volkswagen en Wolfsburg y el de Porsche en Weissach.
Ángel trabaja principalmente en la medición de CO2, prestaciones y aerodinámica; desarrollo de pesos y acústica.
¿Y cómo hacéis? ¿Lleváis el coche a tamaño real allí?
Sí, efectivamente. Llevamos el coche en escala 1:1 al túnel del viento.
Cuándo un coche se lleva al túnel del viento… ¿En qué fase está? ¿Cuánto tiempo falta para su puesta a la venta?
Las pruebas en túnel de viento se realizan en una fase muy temprana, es durante el proceso en el que se realiza el diseño. Hay que tener en cuenta que continuamente se realizan evoluciones, aproximaciones… y todo ello concluye en un diseño único.
En el momento en el que tenemos las líneas maestras de diseño, desde nuestro departamento ya creamos lo que se denomina un modelo aerodinámico. Para su construcción, nos basamos en una plataforma sobre las que fresamos un modelo de espuma de alta densidad o clay. Esto es lo que utilizamos para las pruebas.
¿Y en estas fases de experimentación… qué analizáis?
Analizamos los valores numéricos de Cx y de “downforce” para comprobar la eficiencia lo que llamamos la bondad de la forma, la geometría exterior del coche, los volúmenes, y también analizamos los puntos en los que se “desprende” el flujo de aire (esto lo hacemos con una “lanza de humo” para poder ver el aire).
Cuando el diseño se congela o adquiere más madurez, se entra en una fase técnica para desarrollar detalles como la optimización de piezas como molduras, revestimientos o el diseño de las llantas.
¿Y también hay mucho trabajo de simulación, de grandes y potentes ordenadores? ¿Qué porcentaje de acierto tiene?
Sí, en los últimos años ha ganado mucha fiabilidad la simulación. Pero no por ello, eliminamos la experimentación. Al final siempre nos gusta tener la constatación en el túnel de viento. En cuanto al porcentaje de precisión, estaríamos hablando de entre un 90 y un 95% (en un eléctrico es un poco menor).
Si el porcentaje de precisión es tan elevado… ¿por qué se necesita el túnel de viento?
Cada vez tenemos más potencia de cálculo y las herramientas están más desarrolladas. Pero todavía hay determinadas zonas del vehículo, como por ejemplo las ruedas, que al tener un movimiento de rotación es difícil analizar cómo se desprende el aire alrededor de las ruedas y de las llantas.
¿Qué diferencias existen a la hora de desarrollar un coche eléctrico y uno de combustión?
Al tener las baterías en una posición baja nos permite carenar el fondo. Y también perdemos la complejidad de lo que supone el vano motor en términos de refrigeración, y esto tiene una afectación en el flujo de aire por debajo del vehículo.
Con ello la influencia que tiene la rueda respecto a la resistencia al avance total del vehículo es mucho mayor que en un coche de combustión. En un térmico la resistencia al avance en las ruedas es de un 30% mientras que en un eléctrico es aproximadamente de un 40%.
¿Por lo tanto, la aerodinámica es más importante en un eléctrico que en un térmico?
Los eléctricos vienen limitados por las baterías, tanto en espacio como en peso. Los motores la máquina eléctrica se alimenta de las baterías, que utilizan la tecnología de ion-litio que es bastante joven, ya que tiene entre 30 y 40 años por lo que aún existe campo de optimización en cuanto a reducción de peso y aumento de densidad energética.
Al fin y al cabo necesitamos ocupar un volumen importante del vehículo y tenemos una penalización en peso. Para compensar todo esto, tenemos que buscar fórmulas que nos hagan mejorar la eficiencia. El coche eléctrico a día de hoy ofrece autonomías entre 300 y 600 kilómetros y aumentar estas cifras es uno de los retos que tiene el vehículo eléctrico.
Hablamos del deseo de los clientes de tener más autonomía. Por lo tanto, la aerodinámica es la forma más barata de mejorar esa autonomía.
Cuanto más eficiente sea el coche, menos le costará mover la pared de aire a la que se enfrenta; por decirlo de alguna manera, se moverá de una forma más eficiente, requiriendo menos energía de esa batería para alimentar a la máquina eléctrica que la transforma en energía mecánica.
¿Entonces los eléctricos han hecho que os esforcéis más los fabricantes en la aerodinámica?
Sí, se podría decir que es así. Pero también nos ha ayudado a que nuestros compañeros de diseño estén más sensibilizados con la importancia de la aerodinámica. Ahora estamos más unidos a Diseño.
¿Cada vez un coche es más un Fórmula 1 en términos aerodinámicas?
Utilizando el lenguaje de la Fórmula 1, cada vez los coches se aprovechan más del efecto coanda, que es clave en el mundo de la automoción y también en la Fórmula 1. En Fórmula 1 la aerodinámica trabaja fundamentalmente en la carga aerodinámica para que así haya un paso por curva muy rápido.
De ahí que un Fórmula 1 tenga tantas formas redondeadas, para dirigir el flujo de aire a las zonas que más interesa. Por ello sí podríamos decir que un coche eléctrico tiene aún más cuidado y ese mimo por esas formas redondeadas que un coche de combustión.
En un coche de calle la aerodinámica es fundamental por la eficiencia. Por lo tanto, se podría decir que un coche de calle tiene un mejor coeficiente aerodinámico que un Fórmula 1.
¿El eléctrico será el coche eléctrico de los próximos años? ¿No hay plan B? ¿No tendremos otras alternativas?
Sí o sí vamos hacia el eléctrico. Los objetivos europeos son muy exigentes y el rendimiento del motor térmico es muy limitado, en los últimos años nos hemos acercado asintóticamente a su máximo rendimiento y eso significa que ahora mismo necesitamos grandes esfuerzos e inversiones para obtener pequeñas optimizaciones.
¿Y no es posible un motor de combustión con combustibles sintéticos que no genere emisiones?
Es una relación estequiométrica, una relación química. Cuando tengo una reacción de combustión de un combustible fósil, sea carbón, sea gasolina, sea diésel… en este caso siempre tendré unas emisiones de CO2 asociadas. Y estas emisiones serán proporcionales a la cantidad de combustible quemado.
Podemos trabajar para hacer un vehículo de combustión lo más eficiente posible, que requiera quemar menos cantidad de combustible.
Pero siempre que queme combustible vamos a tener emisiones de CO2. Y estas emisiones no pueden tener un tratamiento posterior de los gases de escape… como por ejemplo con un catalizador. Con el vehículo eléctrico sí se permite esa movilidad con cero emisiones en su fase de uso.
Se habla de cero emisiones… pero producir las baterías sí genera emisiones. Y luego está el coste de la generación de la energía…
Sí, cuando hablamos de cero emisiones nos referimos a cero emisiones en su fase de uso (del depósito a la rueda), en cero emisiones locales, no hay emisiones en la ciudad en la que se mueve el vehículo. Sí que se generan emisiones cuando se produce la electricidad, de forma no renovable o en la fabricación de baterías y resto de componentes del vehículo.
Lo ideal sería que toda esa energía proviniera de energías renovables o que existiesen unos proyectos certificados de compensación de esas emisiones que se generan para hacer la manufactura de estos elementos.
Pero aun teniendo en cuenta este desafío de la producción de dichos elementos, las emisiones globales del vehículo eléctrico siguen estando por debajo del coche de combustión considerando el ciclo vida completo (de la producción al reciclado). En este sentido, dependiendo de la fuente que se cite, se podría mover entre un 40% y un 60% menos de emisiones de CO2
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