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Técnica

Como funciona um túnel de vento?

Nos últimos anos a Fórmula 1 e o automobilismo em geral tem evoluído muito mais na aerodinâmica do que na tecnologia de motores, mesmo com os novos powertrain híbridos. A coisa atingiu níveis tão complexos, que as equipes com menos orçamento para desenvolver um carro precisam recorrer à simulações matemáticas em vez de usar os servicos caros, porém sofisticados dos túneis de vento.

Acredita-se, por exemplo, que a superioridade dos carros da Mercedes-AMG nesta temporada se deve à qualidade do fluxo aerodinâmico através dos radiadores do turbo e do motor nos sidepods, e não apenas no powertrain (que é compartilhado com Force India, McLaren e Williams).

Os túneis de vento, contudo, não são novidade. Eles foram criados da forma que os conhecemos hoje há mais de 100 anos pelo engenheiro francês Gustave Eiffel — o mesmo homem que projetou a torre que leva seu sobrenome e a estrutura metálica da Estátua da Liberdade e já eram usados em outras formas desde o começo do século 18.

Os primeiros túneis de vento eram apenas dutos com ventiladores em uma das extremidades. Esses túneis geravam uma corrente de ar irregular e eram caríssimos de se operar, por isso os túneis modernos produzem uma corrente de ar mais suave graças a um modelo de circuito fechado, que reutiliza o ar recirculado para economizar energia elétrica e obter um fluxo de ar mais estável e contínuo. Se você já colocou uma folha de papel na frente de um ventilador, percebeu que ela faz movimentos em frequência. É esse fluxo intermitente que que os túneis de vento de circuito fechado evitam.

Para isso, os túneis de circuito fechado são baseados em cinco setores integrados continuamente, porém diferentes: a câmara de estabilização, o cone de contração, a seção de testes, o difusor e o setor de geração.

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Diferentemente do que imaginamos quando se fala de túnel de vento, a turbina não fica de frente para o carro testado na câmara. Ela na verdade precisa ficar distante para receber e produzir uma corrente suave e não transmitir vibrações para a câmara de testes.

Antes de chegar à área de testes, o ar soprado passa pela câmara de estabilização. Isso acontece porque o fluxo é gerado com turbilhonamento, o que o torna instável e intermitente. Essa câmara faz exatamente o que seu nome sugere: o fluxo é retificado e estabilizado por meio de painéis em forma de colmeia (abaixo) ou até mesmo telas como aquelas que as pessoas colocam em janelas para manter mosquitos no lado de fora. Com esse trabalho aerodinâmico, a corrente é estabilizada e equalizada.

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Em seguida, o ar é forçado através de um cone de contração, um espaço afunilado onde ele ganha velocidade de fluxo para entrar na seção de testes simulando a velocidade do vento em uma corrida, por exemplo. Nessa câmara de testes é onde os técnicos posicionam o modelo – que pode ser real ou em escala — e instalam os sensores ou observam o comportamento do fluxo de ar. 

O fluxo de ar sai da seção de testes por um difusor, também em forma de cone, mas invertido, aumentando de diâmetro para desacelerar o fluxo e torná-lo mais suave para não causar turbulência na câmara de testes. Esse fluxo de ar desacelerado chega finalmente ao setor de geração, onde fica a turbina/ventilador que irá gerar o fluxo de alta velocidade.

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As paredes do túnel precisam ser lisas para não afetar a suavidade do fluxo de ar

Normalmente os túneis de vento são sistemas compactos para ser instalados em prédios de universidades e pequenos fabricantes, e por isso comportam apenas componentes específicos ou modelos completos feitos em escala com altíssima precisão de detalhes.

O vídeo tem legendas que podem ser traduzidas automaticamente

Já os grandes desenvolvedores de tecnologia automotiva e aeronáutica — caso das equipes de F1 e alguns grandes fabricantes — usam túneis de grande porte que exigem construções dedicadas unicamente à instalação.

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Os imensos motores, que podem ter mais de 3 megawatts de potência para soprar o ar a mais de 80 m/s (290 km/h), por exemplo, precisam ser instalados em uma estrutura própria com amortecimento, pois as hélices nunca ficam perfeitamente balanceadas, e podem causar tremores no prédio afetando a medição dos sensores.

Mas o que exatamente esses sensores medem? Isso é o que veremos na segunda parte deste post.

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