Spienspace - Esta noche Wrestling: ¿Como funciona un f1? Mecanica y electrónica

La aerodinámica - Conceptos

Sat, 16 Dec 2006 13:15:54 GMT

Aerodinámica

AERODINAMICA es la ciencia que se ocupa del estudio del movimiento del aire y de las acciones que el mismo ejerce sobre los cuerpos que se mueven inmersos en él.
LAS ACTUACIONES estudian la trayectoria seguida por el centro de gravedad del avión a lo largo del vuelo.
LA ESTABILIDAD estudia los movimientos naturales del objeto con forma de ala alrededor de su centro de gravedad.En la solución de un problema aerodinámico normalmente se hace necesario el calculo de varias propiedades del fluido, como pueden ser velocidad, presión, densidad y temperatura, en función de la posición del punto estudiado y el tiempo.

Modelizando el campo fluido es posible calcular (en casi todos los casos de manera aproximada) las fuerzas y los momentos que actúan sobre el cuerpo o cuerpos sumergidos en el campo fluido. Debido a la complejidad de los fenómenos que ocurren y de las ecuaciones que los describen, son de enorme utilidad tanto los ensayos prácticos (por ejemplo ensayos en túnel de viento) como los ensayos numéricos (aerodinámica numérica).

Se han establecido varias clasificaciones, entre las cuales hay que destacar:

    * según su aplicación: aerodinámica aeronáutica (o simplemente aerodinámica) y aerodinámica civil
    * según la naturaleza del fluido: compresible e incompresible
    * según el número de Mach característico del problema:
          o subsónico (M<1: subsónico bajo M<0,5 y subsónico alto M<0,8)
          o transónico (M cercano a 1)
          o supersónico (M>1)
          o hipersónico (M>6).

Aplicada en la F1

Cada pieza de la carrocería tiene su razón de ser y su función. Los túneles de viento donde estudian esas formas y el funcionamiento de todos los elementos que manejan el flujo de aire son centros secretos donde se trabaja sin parar en investigaciones. La clave de Ferrari está, entre otras cosas, en sus formas. Pero los otros equipos ignoran cuáles son los puntos favorables, y ahí tienen una distancia urgente por descontar.

Cuando nos hablan de la aerodinámica de un carro pensamos siempre en sus formas redondas, en las líneas fluidas y en un resultado estético proporcional a los avances que, se cree, la carrocería genera en velocidad.

Aerodinámica en la Fórmula I

Al tenor de la ley de la gravedad, la forma perfecta de un cuerpo que se desplaza en el aire es la de una gota. Al tenor de las necesidades de la Fórmula 1, los requisitos poco tienen que ver con esta premisa pues se buscan otros resultados del paso del aire por encima de una carrocería. En el pasado, los carros tuvieron este perfil redondo adelante y que moría como una flecha atrás. Hoy son casi al revés.

En un carro de Fórmula 1, los ingenieros buscan cosas diferentes: poca resistencia al avance, alto efecto del paso de la corriente de aire por la carrocería que genera un enorme peso adicional para pegar la máquina al piso con los alerones sin castigar mucho la velocidad y enfriar el motor canalizando el flujo por los radiadores sin mayor reacción. Es decir, por un lado, necesitan cortar el aire con el menor gasto posible de potencia del motor. Por el otro, buscan obtener gran apoyo. O sea, dos parámetros opuestos que deben convivir en perfecta armonía.

Diseñar un carro de Fórmula 1 en el campo aerodinámico es la tarea más compleja de todas. Al fin y al cabo, motores, cajas, llantas y electrónica se basan en principios comunes y su desarrollo es, aún dentro de la más elevada tecnología, algo que tiene una ruta conocida y lógica y, sobre todo, con muchos sabios a quiénes consultar. Por ejemplo, BMW y Michelin, en sólo tres años y con sus propios conocimientos e ingenieros han podido ganar carreras. Pero se han asociado con fabricantes de chasis que tienen los conocimientos de diseño aerodinámico que ellos no dominan.

Porque la aerodinámica de la F1 es una ciencia totalmente experimental, que dominan unos 10 o 20 gurús en el mundo a ese nivel y que requiere de una infraestructura de investigación e inversión colosales, en especial si está dedicada a un par de carros de un equipo y no a la gran producción de vehículos de turismo.

Cuando se dice que una de las grandes ventajas y diferencias a favor de los Ferrari es la aerodinámica, se ofrece una explicación muy liviana de algo muy complejo y que no es el resultado de un estudio afortunado del carro 2002, sino de muchos años de trabajo continuo, bajo la dirección de ingenieros que están en la tesis correcta.

Cuando hablamos que otros carros no son tan buenos, probablemente con las mismas herramientas de medición y recursos, quiere decir que sus ingenieros tienen unas teorías en una ruta menos eficaz y cuando siguen trabajando los modelos siguientes bajo ese mismo esquema, los defectos pasan de carro a carro, como puede sucederle a Williams, cuyos últimos fórmulas no han sido afortunados en este campo y se han quedado rezagados, al menos hasta este momento, con respecto a los avances de Ferrari.

Cada año, los reglamentos cambian pero los tiempos de vueltas siguen bajando. Es sabido que la FIA busca, con las reglas, reducir el efecto de la carga aerodinámica modificando los tamaños y colocación de los alerones. Por ejemplo, en el 2001 los alerones se levantaron 5 centímetros y limitaron el número de aletas atrás para reducir el apoyo y la velocidad en curvas. A pesar de eso, los ingenieros consiguieron hasta un 10% más de apoyo y para el 2002, al menos en Ferrari, aprovechando que los reglamentos son casi idénticos, la ganancia fue aún mayor. Esa es la esencia abstracta de este deporte que riñe con el espectáculo: sacarles el jugo a los reglamentos, a cualquier precio y por cualquier rendija.

A estas restricciones de la FIA se agregan otras obligatorias en el diseño de un F1, como tener las ruedas descubiertas, que son un tremendo ladrillo para el avance del vehículo. Si fueran cubiertas, como los prototipos, su velocidad sería mucho mayor en las curvas y rectas y los carros resultarían bastante más reales porque tendrían algún parecido con los de calle.

Cada equipo de la F1 es un laboratorio ambulante. Se estima que para poder hacer todas las pruebas aerodinámicas que los ingenieros sugieren, se necesitarán unas 5.000 horas/año de túnel de viento, por lo cual consideran la posibilidad de tener ¡dos! túneles que trabajan simultáneamente, según cálculos del equipo Renault. De todo ese trabajo, apenas el 20% de las propuestas suelen ser eficaces y se aplican en los carros que van a las carreras.

De ahí el celo con el cual cuidan sus secretos tapando los alerones cada vez que el carro se detiene y vetando la entrada a los pits. Aunque difícilmente el espionaje de componentes aislados es útil, porque hoy en día el tema de la aerodinámica es el conjunto de todo el carro y no de una aleta o deflector suelto.

Piezas donde actua la aerodinámica principalmente

1 ALERÓN DELANTERO: Además de los dos planos horizontales, tiene gran cantidad de lengüetas laterales y sobre el alerón para alejar el aire de las ruedas, que son elementos perturbadores.

2 TIJERAS INFERIORES: Uno de los últimos avances es perfilar las tijeras para que no distorsionen el paso del aire. Al levantar las narices, creció la cantidad de alerón delantero debajo de la trompa y el flujo en las piezas de la suspensión aumentó.

3 DEFLECTORES LATERALES: Su papel es canalizar el aire hacia los pontones donde están los radiadores y obligarlo también a que pase por debajo del carro.

4 "WINGLETS" o pequeñas aletas, con las cuales se busca carga hacia abajo, parecida a la de los alerones delantero y trasero y que ayudan a centrar el falso peso que genera sus formas. Es un truco nuevo, buscando usar una zona del carro que el reglamento no controla.

5 DIFUSOR: Un túnel que va en la parte baja y trasera del carro que juega el papel de "acelerador" de las moléculas de aire. Mientras más rápido salgan, porque el difusor las chupa, más vacío generan y se aumenta el apoyo. El 40% de la carga aerodinámica la da la forma del difusor inferior.

6 ALERÓN TRASERO: El reglamento solamente permite tres aletas. Esta pieza, a plena velocidad, produce una carga de hasta ¡600 kilos¡ contra el piso.

7 TOMA DE AIRE DEL MOTOR: Sin crear mucha resistencia, esta boca permite que al motor le entre todo el aire que necesita y con la velocidad, presuriza la admisión aumentando la potencia. Si un piloto es muy alto, con su casco puede reducir la cantidad de aire que llega y su motor baja de potencia por lo cual su estatura y posición de manejo se consideran en el diseño del F1.

8 PONTONES: Son un mal necesario. Sus grandes bocas crean mucha resistencia al avance y los radiadores que están adentro empeoran la situación. Además, su cara superior debe dirigir el aire hacia el alerón trasero.

9 CAPOT: Debe tener una forma muy corta y bajar rápidamente para no interferir con el flujo hacia el alerón trasero.

10 PISO PLANO: El piso es plano pero no liso porque el reglamento obliga a que tenga un tabique de madera que debe mantener ciertas medidas al final de la carrera. Esto es para que los carros no sean demasiado bajos y choquen contra el piso.

Más a fondo

Antiguamente se creia que la forma ideal para penetrar el aire era la de una gota de agua. Es decir con formas redondeadas en la parte delantera y acabado en punta en la parte trasera.
Actualmente se ha invertido relativamente esta creencia.

Alfa Romeo de 1914.(La cabina esta a la derecha)

Un F1 representa tecnológicamente, lo ultimo en aerodinámica....pero la disposicion de la aerodinámica en un F1 no es precisamente la mejor...no se si me explico.

Resulta que buscamos algo que atraviese lo mejor posible el aire, cual si de una flecha se tratase, pero le ponemos dos enormes rodillos en forma de ruedas delantera arruinando gran parte de lo que buscábamos. Las ruedas de un F1 no esta permitido cubrirlas como se hace en un GT por ejemplo. Y sus dimensiones tampoco son las mas propicias para una correcta circulación del aire...

Para mantener las formas tan solo diremos que las Ruedas de un F1 (Incluidas las traseras) son una completa pedrada en lo que la aerodinamica se refiere...

Hay que procurar evitar a toda costa que el aire incida excesivamente sobre las ruedas. Aqui vemos dos formas posibles

Por otro lado y puesto que es obligatorio hacer un uso neutro del efecto suelo(Ya visto en otro post), prácticamente todo el apoyo aerodinámico recaera sobre los alerones. Ya sabeis que cuanto menor sea el Cx ed un coche, menos tiende a sufrir los efectos del aire...
Claro que tambien hay que tener en cuenta la superficie frontal. Un camion a escala 1:2 tiene el mismo Cx que a escala 1:1 pero la mitad de superficie frontal....y evidentemente no sufren la misma resistencia por parte del aire.

Pues nada....que mientras que un coche de calle tiene un Cx de 0.28, los F1 andaran por el 1,1. Amos, casi como ir con un paracaídas abierto. Pero es el precio que hay que pagar para poder recuperar el agarre que les roban las limitaciones impuestas por la FIA.

Pues ya esta. Ya tenemos otro elemento crucial a la hora de fabricar un F1: El chasis y su correcta aerodinámica (Hay otras características importantes del chasis como el peso, un bajo centro de gravedad...).
Y no es precisamente barato afinar la aerodinámica de un F1. Cada prueba en el tunel de viento, cuesta un dineral. Ningun equipo se puede permitir realizar todas las pruebas que quisiera. Se hacen las justas y se procura que todo salga lo mas ajustado posible a los calculos hechos sobre el papel.

Lo normal, es realizar las primeras pruebas con una maqueta del monoplaza a escala 1/2 (Aunque hay tuneles en los que podemos usar monoplazas a tamaño real). Asi sera lo suficientemente grande como para realizar todas las mediciones necesarias en cada punto del chasis, y lo suficientemente pequeña para que no se disparen los gastos haciendo pruebas a escala real.

Si un monoplaza tiene un peso minimo de 600 Kg, los alerones son capaces de proporcionar un peso extra de hasta 2500 Kg cuando se rueda a altas velocidades. De este modo hay que tener muy en cuenta que tienen que estar fabricados de un material suficientemente resistente....pues no estan soportando fuerzas pequeñas precisamente...

Alerones autorregulables:

Esta prohibido el uso en la F1 de alerones autorregulables. Es decir aquellos que según necesitemos mas o menos agarre, aumenten o disminuyan su angulo de ataque respecto al aire. (En rectas largas proporcionarian una carga aerodinámica muy reducida para garantizar altas velocidades, y en las curvas harian el efecto contrario).

Esta prohibición no esta exenta de cierta logica, pues si ya de por si es peligroso un F1 convencional, mas aun lo seria permitiendole negociar las curvas a velocidades demasiado elevadas....porque...¿que pasaria si a mitad de curva falla el mecanismo (O mas probablemente la electronica) que regula el angulo de los alerones?? Nos acabamos de vender y quizas no nos de tiempo ni para rezar...

En los ultimos años se ha estado especulando bastante con las normas referentes a este tema. Una de las trampas "legales" era fabricar los alerones con un material relativamente flexible, de modo que al circular a altas velocidades, la propia carga del viento doblase un poco el aleron en su parte central (Poca cosa...1 mmm o asi....) para que proporcionase menos carga. Una vez dejasemos de ir a altas velocidades, el aleron volveria a su posición original. Todo ello sin ningun tipo de mecanismo que lo regule (como exige el reglamento).

Simplemente bastaba usar materiales suficientemente flexibles y que no pierdan sus propiedades tras haber sido expuestos a una torsión.

Tras el decubrimiento de este truco, la FIA controla minuciosamente la rigidez de los alerones. Actualmente se fabrican de fibra de carbono, pero como los alerones son un elemento muy dado a saltar por los aires tras el mas minimo roce con otro monoplaza, la tendencia a astillarse de la fibra de carbono los convertia literalmente en cuchillas afiladas.
La FIA esta estudiando el obligar a fabricar los alerones con materiales menos quebradizos como por ejemplo el kevlar....

Hace unos años, los chasis se solian fabricar con una disposición de panal de abeja. De repente entra en escena un equipo con un ligerísimo chasis de fibra de carbono y se revoluciona todo el panorama.
Al principio nadie apostaba por su exito. No le veian ninguna logica a dejar de usar materiales llenos de hoquedades con el fin de reducir reducir peso, para pasar a otro con una disposición uniforme (Amos, sin agujeritos).

Como ya es sabido, se demostro que precisamente ese material sin agujeritos era mucho menos pesado (10 veces menos) y no solo eso....era mas o menos igual de resistente. Al año siguiente todos se habian apuntado a la nueva moda...y ahí la tenemos hasta ahora...

Se supone que si observamos el aleron delantero de un Ferrari, veremos una zona que no esta pintada. Esto es para evitar que se levante la pintura con el continuo golpeteo de piedrecitas que esta recibiendo. Asi no se alterara la aerodinámica por culpa de la pintura desconchada.

Las formas son todo lo que querais menos simples...A saber como habran llegado a la conclusion de que ese y solamente ese es el mejor diseño para el aleron de SU coche...Yo no tengo muy claro que zona es la que esta sin pintar...supongo que se refieren al filo o a los bajos...

A base de grandes inversiones se pueden llegar a diseñar excelentes motores, neumaticos...usar materiales novedosos...

Ponton de un Minardi: Chinenea de aireacion + wingllets (o aletas)

Pero de repente chocamos con la aerodinamica. Y es que es una ciencia aun en pañales y con mas bien pocos expertos en el tema.
Ademas es algo bastante experimental. No es tan sencillo hacer unos calculos y decir...ya esta.
La inmensa mayoria de las veces nada se corresponde con lo calculado. De ahi la importancia del tunel de viento.

Asi que tenemos un componente en parte relegado a la suerte. Ferrari ha acertado plenamente en su diseño mientras que Williams ha tenido un pequeño reves. Todo esto puede invertirse cualquier temporada....ya sabemos que los avances de la F1 no tienen limites..Hay que estar continuamente investigando.

La FIA no para de introducir obstaculos para limitar la carga aerodinamica y sin embargo, año tras año, los equipos punteros consiguen aumentarla o mantenerla.

Mas o menos se gastan unas 5000 horas/año en pruebas de tunel de viento. Por eso es de gran utilidad tener dos o mas de estos tuneles trabajando ininterrumpidamente (Segun nuestro presupuesto, claro).

Asi, los tropocientos millones que hemos invertido en aerodinamica no los podemos mandar al garete dejando al mundo observar nuestro bolido como si tal cosa. El monoplaza una vez detenido...a boxes (Y en su defecto, se tapa con unan lona)

No es que el peligro de espionaje sea del todo inminente, pues el estudio aerodinamico va ligado a todo el coche en general (No a un aleron o deflector en concreto), asi que de poco le iba a servir a la competencia copiar nuestro diseño cuando ellos usan un chasis y motor diferentes....pero tampoco vamos a permitir que sepan nuestros puntos fuertes/debiles...
Ok, de todos modos hagamonos pasar por "espias aerodinamicos" y vamos a analizar las principales zonas a tener en cuenta:

Aleron delantero:

Para entender su funcionamiento, que es lo mas importante, lo mejor es pensar en una tabla (O mas) horizontal que es la que nos dara apoyo vertical, y un conjunto de lengüetas laterales(Y alguna sobre el propio aleron) destinadas a alejar en lo posible el flujo del aire de las ruedas (Que ya dijimos que son un completo freno)

Como vemos, el aleron delantero forma parte de todo el conjunto del morro. Es decir, si queremos cambiar el aleron delantero (Por culpa de un toque con otro vehiculo por ejemplo) tendremos que cambiar todo el morro. En realidad es mejor asi: el aleron debe estar firmemente sujeto (Pero que muucho) al morro y no es nada fiable un aleron de kita y pon...Mejor cambiar toda la zona.

Tijeras inferiores:

Tras la revolucion que supuso elevar la nariz de los F1, el aire comenzo a circular mas intensamente a traves de los elementos que conforman la suspension.
Asi, se han perfilado las tijeras inferiores de manera que ejerzan una menor resistencia al paso del aire.

Deflectores laterales:

Dirige el aire hacia los pontones laterales (Donde estan esas enormes entradas de aire hacia los radiadores)

Winglets:

Son esas pequeñas aletas "ortopedicas" que se le añaden al monoplaza para obtener cierto apoyo en zonas estrategicas.

Aqui se ven dos winglets o aletas (No confundir con la camara de TV, eh?) bastante...armoniosos. Pero a veces se colocan verdaderos cachibaches sobre el morro...y es que hay veces que lo que menos importa es la belleza.

Cuantas aletas o winglets veis en esta foto??? 1..2..3..4..5..6...ufffff

Difusor:

Esta muy limitado el uso del efecto suelo, pero aun asi hay elementos que se usan de forma legal para acelerar el aire bajo el vehiculo. En el 2000 por ej se obligo a aumentar la altura de los alerones delanteros de 40mm a 100mm (Medidos en el extremo del aleron, no en el centro) para reducir el agarre. La solucion fue hacer alerones con forma de U. En los extremos cumplian esa norma y en el centro seguian a ras del suelo...
El difusor no es mas que una pequeña canalizacion en los bajos por la que se intenta hacer pasar al aire lo mas rapido posible.

Aleron trasero:

Como maximo se permitian 3 aletas que conformen el aleron trasero(Actualmente ya solo dos). A maxima velocidad puede llegar a producir 600 kg de carga.

1,2 y 3 son las aletas que se permiten como maximo en un aleron trasero. Con el 4 se representa la hilera de agujeritos que se usan para configurar el angulo del aleron (Es como los agujeros del cinturon de cualquier pantalon..)
Al elemento marcado con el 5 creo que se le llama end plate. Dejemoslo en un simple elemento/panel/aleta/como_lo_querais_llamar vertical...

Comportamiento del aleron trasero (Velocidad/carga). Claro que esa carga depende del angulo del aleron....pero weno. Nos sirve para hacernos una idea de que la relacion no aumenta linealmente...

Toma de aire del motor:

Situemonos primero: Asiento del piloto. Que hay justo sobre el casco del piloto? Pues hay una entrada de aire hacia el motor. Esta entrada es algo mas que un simple tubo de aire hacie el motor. Tiene un diseño estudiadisimo.
Recordemos que en los motores atmosfericos (como es el caso de los F1 actuales) es bastante dificil meterles todo el aire que necesitan. La toma de aire tiene cierta forma de embudo. Su entrada es estrecha, pero a medida que nos acercamos al motor va haciendose mas amplia. Esto es para ir frenando un poco la velodidad del aire.

Weno..la toma de aire para el motor se ve en el dibujo. Es eso que parece un triangulo doblado hacia delante...(Tambien se distingue la entrada de aire a los radiadores, pero weno eso lo explicamos mas tarde).
Si queremos ver el anterior esquema sin los elementos de toma de aire nos quedaria algo asi:

Bien, creo que no añado mas sobre este punto. Con que nos hagamos una idea general es mas que suficiente.

Pontones:

Otra de las pedradas que le metemos a la aerodinamica..pero que le vamos a hacer...Son necesarios para refrigerar el motor...Digamos que son las enormes entradas de aire que estan situadas a ambos lados del monoplaza. Este aire ya no es para introducirlo en los cilindros del motor..sino para intercambiar calor (Alias refrigerar) con los radiadores del aceite y agua (Es que en un F1 hay dos circuitos de refirgeracion. Uno para el aceite, que actua de lubricante y refrigerante, y otro para el agua que solo es refrigerante)

Aqui tenemos un ponton con su correspondiente toma de aire hacia los radiadores.
Que pasa cuando el coche no esta en movimiento y por tanto no entra aire por estas tomas?? Pues que el motor se recalienta. Un F1 es algo delicadisimo. Si no esta en condiciones ideales de trabajo no tarda en dar problemas.
Seguramente muchos habreis visto ocasiones en las que se retrasa la salida en un GP (Por la circunstancia que sea). De repente hay un baile de mecanicos en la pista para realizar tareas de mantenimiento: Recalentar los neumaticos por ejemplo...
Pero tambien habreis visto a equipos como Renault rascando hielo sobre los pontones laterales. Esto es para refrigerar el motor ya que al estar parado el monoplaza no existe aire alguno que lo refrigere...

Capot (O capot motor):

Es la zona del chasis situada sobre el motor. Interesa que sea corto y bastante pendiente para que el aire azote de lleno en los alerones traseros.

En este grafico el capot viene marcado con un 1. La nueva reglamentacion obliga a alargar el capot..todo sea por tocar las narices a la aerodinamica...
Con el 2 se representa la chimenea de aireacion de los pontones (Para que escape el aire caliente y refrigere mejor el motor).
Con el 3 se ven los dos elementos del aleron trasero.

Piso Plano:

Se refiere a los bajos del monoplaza. Se supone que no deben ener pendiente aunque no por ello son lisos. Constan de un tabique de madera de un grosor establecido para evitar que el piso del coche este situado a muy poca altura.
Al finalizar la carrera se realizaran mediciones a ese tabique de madera para ver si se han respetado las alturas minimas.

Grafico 1(Williams FW25):

1- Soporte del aleron al morro.
2- Tijeras inferiores
3- Punto central en el que se unen las tijeras inferiores

Grafico 2(FW26):

4- Punto de anclaje separado para cada tijera(Uno para cada tijera)

Esto que se ve pertenece a la parte delantera del chasis. En linea discontinua vemos un deflector, y justo tras de el, la quilla, que se encarga de reconducir el flujo del aire hacia los laterales (Para nada interesa que el aire se nos cuele masivamente por abajo)
En este grafico se muestra un sistema monoquilla, pero tambien los hay con dos quillas.

Monoplaza con doble quilla

Sistema monoquilla

Aqui un detalle de como se procesa el flujo del aire en la parte trasera del coche. Estos pequeños tuneles que se ven son los difusores.
Hasta cierto punto, se trata de utilizar el aire que circula por los bajos, para conseguir cierto apoyo extra. En la F1 casi toda prohibicion tiene un "pero" que es el que aprovechan los equipos. Y si no quieres quedar el ultimo en la parrilla de salida mas te vale encontrar muchos "peros".

Tunel de viento:

Ocupa todo un edificio de hasta 2 manzanas y que llega a disponer de una turbina de hasta 7 metros de altura (Unos 3 pisos).
Ni que decir de los enormes costes de esta arquitectura.

Aqui un F1 en el tunel de viento. Basicamente consiste en anclar el F1 al suelo a traves de los ejes de las ruedas y darle marcha al asunto.

Una turbina generara una situacion similar a la que se produce circulando a grandes velocidades.

Y he aqui la turbina que mueve todo el cotarro. Es bastante mas grande de lo que parece a simple vista...Recordad....3 pisos de altura....

Sabiais que el tunel de viento tambien dispone de un enorme intercooler? Como la turbina lanza el aire a mucha velocidad, este se calienta y lo que necesitamos es un aire a una temperatura como la que hay en la atmosfera y que sea constante en cada punto. Son los contras de mover el aire en vez del coche....

Vista cenital del edificio del tunel de viento.

Weno, continuo:

A simple vista parece que un aleron es algo relativamente sencillo...Es decir, una aleta con cierto angulo de ataque que nos produce un apoyo vertical.
Pero esto dista mucho de la realidad. El diseño de los alerones se estudia y se estudia....y luego se vuelve a empezar.
Lo que ayer era un descubrimiento innovador (Como por ejemplo el famoso morro de morsa del Williams FW26), hoy nos damos cuenta de que no le sacamos el partido que esperabamos y hay que buscar otras alternativas.

Si tuviesemos libre acceso a todo lo que se mueve por ese mundillo, veriamos muchos detalles, algunos bastante obvios, pero que como aficionados que somos, y que solo podemos acceder a las imagenes que nos muestra la TV, a veces no caemos en ellos.

Un ejemplo:

Aqui tenemos un aleron trasero del BAR Honda. En su dia a algun ingeniero se le ocurrio que haciendo un acabado con forma de sierra se podia obtener algun beneficio aerodinamico....Digamos que se con esto se consigue que la presion del aire sobre el aleron este mejor repartida.

El efecto Gurney (Flap Gurney o tambien conocido como "nolder"):

Es una de tantas cosillas "basicas" que podemos observar. Vamos a intentar explicarlo de atras para alante, que me parece que sera mas sencillo...

Imaginemos como es una de las aletas del aleron... Bien, pues ahora miremos el siguiente esquema a ver si veis algo llamativo.

Habeis visto esa pestaña que esta en el extremo?? Es para producir lo que se conoce como Flap Gourney.(De momento sigo sin explicar lo que es...)
Otra foto, ahora un poco mas real:

Vaya, pues si la aleta no acaba con una forma afilada sera por alguna razon....Lo que pasa es que esa pestaña que le añadimos, a pesar de ser un pequeño reves en lo que a resistencia aerodinamica se refiere (Obviamente estorba al paso del aire), es beneficiosa cuando necesitamos mucha carga aerodinamica (Circuitos como Monaco son un buen ejemplo), porque hace que el flujo del aire circule de forma mas limpia, sin crear tantas turbulencias de aire en la parte baja-trasera. Total, podremos exigir mas agarre a los alerones.

Veamos como funciona la cosa:

Pues nada, es bastante simple de coger la idea. Si el aleron esta muy inclinado, tienden a formarse turbulencias bajo el, al circular a gran velocidad, pues el flujo de aire no consigue "pegarse" a la pared del aleron.

Esta claro que las turbulencias no suelen implicar una situacion equilibrada, pues son aleatorias. Un golpecillo de viento por aqui..otro por alla...y lo que nos interesa es saber en todo momento a que atenernos.

Poniendole esa pestaña, se produce tras ella un vacio que literalmente succiona el flujo del aire hacia arriba, ayudandolo a circular mas pegado a la pared del aleron. De este modo, ya no se formaran las dichosas turbulencias...

Por eso se le pone esa pestaña cuando el aleron esta muy inclinado.
Alguna vez os habeis fijado que los triangulos de suspension tienen forma de aleta?
En el post sobre las suspensiones, se veian como simples barras de seccion circular...pero actualmente hasta las suspensiones estan sujetas a estudios aerodinamicos.
Esta prohibido obtener apoyo aerodinamico de las suspensiones (como si fuesen un aleron) pero siempre podemos hacerlas mas estilizadas para facilitar el paso del aire.

Aqui tenemos un ejemplo. Se ha pasado de los antiguos brazos de suspension a los actuales con forma de ala.

Alineaciones F1 2007

Mon, 04 Dec 2006 19:51:37 GMT

Nuevos pilotos, nuevas Scuadras

La FIA ha publicado la lista de pilotos oficial para el Campeonato del Mundo de Fórmula 1, completa con los números de carrera de los pilotos, y que reproducimos abajo.

Los pilotos de la escudería Toro Rosso siguen sin confirmar, y eso indica que el equipo todavía puede estar considerando las alternativas con Tonio Liuzzi y Scott Speed.

El segundo asiento de Spyker también está sin confirmar, aunque se espera que lo ocupe Tiago Monteiro.

ALINEACIÓN OFICIAL DE PILOTOS

1. Fernando Alonso (Vodafone McLaren Mercedes)
2. Lewis Hamilton (Vodafone McLaren Mercedes)

3. Giancarlo Fisichella (ING Renault F1 Team)
4. Heikki Kovalainen (ING Renault F1 Team)

5. Felipe Massa (Scuderia Ferrari Marlboro)
6. Kimi Raikkonen (Scuderia Ferrari Marlboro)

7. Jenson Button (Honda Racing F1 Team)
8. Rubens Barrichello (Honda Racing F1 Team)

9. Nick Heidfeld (BMW Sauber F1 Team)
10. Robert Kubica (BMW Sauber F1 Team)

11. Ralf Schumacher (Panasonic Toyota Racing)
12. Jarno Trulli (Panasonic Toyota Racing)

14. David Coulthard (Red Bull Racing)
15. Mark Webber (Red Bull Racing)

16. Nico Rosberg (AT&T Williams)
17. Alexander Wurz (AT&T Williams)

18. Sin Confirmar (Scuderia Toro Rosso)
19. Sin Confirmar (Scuderia Toro Rosso)

20. Christijan Albers (Spyker F1 Team)
21. Sin Confirmar (Spyker F1 Team)

22. Takuma Sato (Super Auguri F1 Team)
23. Anthony Davidson (Super Aguri F1 Team).

Como tomar las curvas

Sat, 02 Dec 2006 17:59:58 GMT

-Curvas sucesivas
Aquí tenemos el tipico caso trivial de cómo realizar una trazada optima para el caso de curvas sucesivas en plan hilera.

-Curva amplia 90º
En esta clase de curvas se usa el tipico “abierto-cerrado-abierto”. Yo, a mi juicio, si vamos con un tracción delantera medianamente potente y queremos ir al limite, adelantaria un poco el vértice de nuestra trazada para asi tener una salida mas abierta para no saturar tanto el agarre de las gomas delanteras.

-Curva paella de 180º
En este tipo de curvas mas cerradas, se suele buscar la trazada donde tengamos mas abierta la zona de salida, pues lo importante para ser rapido no es quien es el ultimo que frena, sino quien es el primero que acelera. En una conducción normal la trazada no tendría por que ser muy diferente a la tipica de abierto cerrado abierto, pero cuanto mas rapido vayamos ( sobre todo si vamos con un tracción delantera) la trazada deberia ser tal que asi.

-Curva 90º
A mi ver, en este tipo de curvas, la trazada ideal, tanto para ser mas rapido como para tener una situación mas controlada ( al ver antes donde acaba la curva), seria usar la trazada amarillo claro, donde adelantamos un poco nuestro vértice de la curva para luego realizar una salida mas limpia.Aun asi, como siempre, hay 2 formas de realizar el giro.

-Curva de radio constante y largo
Ademas de poder hacer el tipico abierto cerrado abierto, como se puede ver en la imagen, yo creo que si tienes bien estudiada la curva y el como aprovechar el coche, tambien podrias avanzar un poquitin el vértice de tu trazada para asi ponerte a acelerar lo antes posible y salir por tanto mas rapido de la curva.

-Curva que se abre
Como es lógico y normal, en este tipo de curvas, lo que se busca es poder acelerar lo antes posible aprovechando que el radio final se va a abriendo. Para ello deberemos colocar el coche pronto en posición correcta para ponerte a acelerar, para ello deberemos lo que ya hemos comentado antes, adelantar el vértice de nuestra trazada para asi tener mas “campo abierto” a la hora de acelerar.

-Curva doble
Hay casos donde se puede realizar una trazada perfecta donde realicemos un solo giro, en vez de 2 consecutivos, tal que asi.

-Curva que se cierra
En este tipo de curvas se busca la trazada mas redondeada posible para eliminar ese ultimo cierre. Para ello deberemos abrirnos todo lo posible hasta poder abordar el vértice de la curva de la forma mas redondeada y con mejor salida que podamos.

-Curvas enlazadas.Primero rapida y luego cerrada.
Teóricamente, en este caso, se ha de aprovechar al máximo la curva rapida que tenemos primeramente para ir el máximo tiempo posible ( de forma global) lo mas rapido que podamos. Da igual que luego estemos mal colocados para hacer la curva lenta, seria un mal menor. Esto seria teóricamente, a mi la verdad no me convence del todo, y lo mas seguro es que intentaria colocarme mejor para salir lo mas rapido de la curva lenta, sobre todo si luego viene una recta donde poder acelerar sin miedo. Pero esto ya es un comentario personal.

-Curvas enlazadas. Primero lenta y luego rapida.
Aquí si que se ha de sacrificar el primer giro para colocarse lo mejor posible a la hora de abordar la segunda curva, es lo que mas conviene.

-Doble curva idéntica seguida de una recta
Estariamos en un caso similar al anterior, donde se sacrifica el primer giro para luego asi poder salir lo mejor posible de la segunda curva, ya que luego hay una recta donde prima la velocidad que consigamos.

-Doble curva idéntica precedida por una recta
Aquí estariamos en el caso contrario, donde lo que prima es conseguir la mayor velocidad ( y mantenerla) en la recta, haciendo la primera curva como sino existiera la segunda. Teóricamente ganaríamos tiempo a pesar de tomar peor la segunda curva, pero como luego no hay recta donde volver a acelerar... nos saldria bien la ecuación.

Mas adelante colgare videos

El efecto suelo

Wed, 29 Nov 2006 16:37:38 GMT

El efecto suelo

Para quien no sepa bien a que se refiere este concepto, podriamos decir, de forma simplona que aprovechar el efecto suelo, en terminos de automocion, consiste en tratar de crear el "vacio" debajo del coche.

Es evidente que si se crea una zona de muy baja presion en los bajos, el coche tiende a apretarse contra el asfalto. Es exactamente el mismo objetivo que se persigue al poner alerones, pero con la ventaja de que el efecto suelo no penaliza en velocidad.

Ni que decir tiene que esta totalmente prohibido en la F1(Desde 1983) debido a su peligrosidad. Los monoplazas tomaban las curvas medio-rapidas, practicamente como si fueran rectas.
En caso de accidente o salida de pista, esas altisimas velocidades en curva siempre eran un tremendo agravante, cosa que no estaba bien vista por la FIA.

El efecto suelo no es exclusivo del automovilismo. De hecho sus origenes se remontan a la aeronautica. Tratandose de temas de aerodinamica no es de extrañar...

Antes de comenzar, vamos a aclarar un par de cosas:

Cuando un objeto se mueve a gran velocidad, el aire tiende a fluir por sus paredes. Pongamos como ejemplo el ala de un avion.
Gracias a su diseño, se crean altas presiones bajo ella que son las que la empujan hacia arriba y mantienen el avion en vuelo.

Como veis el camino que toma el aire alrededor del ala, es bastante armonioso, sin turbulencias. Digamos que el aire fluye por las paredes del ala(No es exactamente asi, pero tampoco hace falta precisar demasiado).

Hay que tener presente que un fluido en movimiento (como es el aire) estara sometido a menos presion cuando mas rapido fluya. Asi que si queremos obtener bajas presiones, tenemos que conseguir acelerar el aire lo maximo posible.
En la foto anterior, en la zona de baja presion el aire circula mas rapido porque tiene que recorrer mas distancia en el mismo tiempo. Si estirasemos las flechas que nos indican el recorrido que sigue el aire en ambas zonas, veremos que recorre mas distancia en la zona de baja presion.

¿Que pasaria si de repente ponemos este objeto a una altura de 5 centimetros sobre el suelo? Pues pasaria que el aire ya no fluiria de la misma manera en la parte baja del ala.

Por lo tanto el efecto suelo es la influencia del suelo en un perfil aerodinamico (El flujo de aire alrededor del objeto). En realidad todos los objetos que se mueven a ras del suelo sufren ese efecto.
Se puede aprovechar, como es el caso de los helicopteros, o los algunos automoviles de competicion o se puede hacer un uso neutro (F1 actuales).

De ahi deducimos que la prohibicion del efecto suelo en la F1 consiste en que no esta permitido usar dicho efecto en beneficio propio.
Existir va a existir siempre, mientras haya un objeto moviendose a poca altura...y este efecto sera mucho mayor cuanto mas a ras del suelo estemos(Tambien sera mas violento y peligroso).

Veamos una demostracion:

Aqui vemos un grafico de presiones del aire que fluye alrededor del ala de un avion.
Por el color, ya intuimos que la parte baja esta sometida a mucha mas presion. De ahi esa flecha ascendente que representa la fuerza de sustentacion, la que hace al avion volar.

Fuente del grafico: www.Mira.co.uk

Ahora ponemos el ala a ras del suelo. Veis como reacciona? La presion del aire que fluye por debajo ha aumentado considerablemente (Mirad el color).
La fuerza de sustentacion sera mucho mayor, por lo que el avion aumentara de altura hasta que dicho efecto ya no se produzca.

No se si alguna vez alguien escucho o leyo que los aviones de caza volando a gran velocidad y a muy poca altura, maltratan fisicamente al piloto a base de continuos y bruscos baches.

Esto es porque el efecto suelo impulsa el avion hacia arriba hasta que deje de existir, luego el avion vuelve a bajar a su posicion original...vuelve a aparecer efecto suelo y el avion vuelve a subir....etc etc...

Al grano

Bien, vamos a dejar de hablar de aviones y pasemos a la competicion.

Si usamos un ala de avion invertida (como si fuera un aleron), de forma que lo que busquemos sea adherencia sobre el asfalto, cuando dicha ala esta suficientemente cerca del suelo, tambien se producira este efecto.

La diferencia es que en vez de aumentar extraordinariamente la presion y ejercer sobre el objeto una fuerza vertical hacia arriba, lo que ocurre es que disminuye muchisimo la presion(Recordemos que le hemos dado la vuelta al ala) y como consecuencia la adherencia es enorme.

Pues ya esta. Se trata de crear un vacio bajo el coche siendo el propio coche el que se comporte como un aleron.

Una mejora

Para evitar que nos entre aire por los laterales y disminuya ese vacio, podemos poner lo que se llaman unas faldillas en los laterales del coche.(Luego explico lo que es eso)

El primer modelo de F1 que hizo sus primeros escarceos con el efecto suelo fue el Lotus78 (1977) (pero como muchos sabreis, el verdadero pionero que introdujo esta novedad en el automovilismo fue Jim Hall en su Chaparral Chevrolet V8 en 1961).

El Lotus79 (1978), si que aprovechaba en su totalidad el efecto suelo.

¿¿Veis como los laterales estan casi rozando el suelo?? Eso son las famosas faldillas para que no entre aire por ahi y nos disminuya el "vacio" que estamos creando bajo el coche.
Sin ellas el suelo tb estaria succionando al coche, pero en menor medida.

Este Lotus tiene la peculiaridad de que sus faldillas tienen un movimiento vertical para adaptarse totalmente al suelo. Para no dejar ni un resquicio por donde entre el aire....

Pongamos un ejemplo aun mas claro: El Chaparral 2J(1970)

Aqui si que se distingue perfectamente como se cierran el paso al aire en los laterales.
Para el poco observador, fijese que la faldilla no consiste solo en el lateral pintado en blanco, sino tambien en la prolongacion que hay justo debajo de el, que acaba a escasos milimetros del suelo.

Con el efecto suelo, el mismo coche se esta comportando como si fuese un aleron, con la ventaja de que este agarre extra no le esta penalizando en velocidad (Tanto si se aprovecha el efecto suelo como si no, la superficie frontal del auto sera la misma. Es decir, ejercera practicamente la misma resistencia al paso del aire..)

Ahora vamonos al por qué de su prohibicion

Vayamonos a un caso extremo. Supongamos que actualmente estuviesen permitidos los 1.5l Turbo, con efecto suelo, suspension activa, ruedas lisas...
Bien, ya tenemos montado el F1.
Ahora vamos a probarlo en Monza. En las rectas no tiene por que ir mas rapido que cualquier F1 de los que se usan en la actualidad...

Pero vamos a situarnos en la Parabolica (Curva bastante rapida de este circuito que esta justo antes de la recta de meta). Estamos dando la curva con total agarre a mas de 300 Km/h y el piloto soportando fuerzas de 6Gs o incluso 7Gs. No parece la mejor combinacion para aguantar mas de 10 vueltas sin desmayarse...

Ya poniendonos bastante fantasticos (o no...), podria darse el caso de que los pilotos se viesen obligados a consumir anfetaminas para poder aumentar sus reflejos y capacidad de reaccion. Os garantizo que no seria nada facil reaccionar a 300 por hora en una curva, fatigado y soportando 7 Gs...

El propio G.Villeneuve le tenia un respeto bastante razonable a este efecto. La cosa era bastante peligrosa...

Y ahora lo realmente importante...Que pasaria si nos salimos de la curva a 300 Km/h??

.....pues....

La respuesta es mas bien obvia...y tratandose de un monoplaza que circula a un par de centimetros del suelo...

Una posibilidad: Daria unos cuantos botes alegres a 280 Km/h hasta que se clavase el aleron delantero en el terreno poco uniforme y el desenlace final no seria nada optimista...el vuelco esta casi garantizado...
Recordemos que un coche con un chasis a tan poca altura tendra unas suspensiones durisimas, asi que no absorveran practicamente esos baches..(Un F1 actual estaria tambien en un serio apuro, pero al menos no estaria sentenciado...a parte de que no iria a tanta velocidad en curva)

Curiosidades

Hay un caso curioso referido al efecto suelo que ocurrio durante las 24 horas de LeMans en 1999.
Es curioso porque resulta que los tres Mercedes SLR que competian, hecharon a volar literalmente cuando iban a mas de 350 Km/h

Ver el vídeo (Muy interesante)

La razon, quisieron sacarle excesivo partido al efecto suelo. Lo llevaron al limite teorico sin contar con que estaban en el mundo real. Es decir, les fallo la practica...
El efecto suelo es viable si el chasis esta entre 5 y 10 cm de altura sobre el terreno. Ellos fueron mas alla entre otras porque su coche no era el mas competitivo...Trataron de buscar un agarre total asumiendo los riesgos: la inestabilidad.

Asi, basto la presencia cercana de un coche rival que les variase el flujo normal de aire creando turbulencias, y la presencia de irregularidades en el terreno.

Durante una fraccion de tiempo se les colo una ventolera bajo el coche, el morro se levanto escasos milimetros, el efecto suelo tan brutal que tenian se invirtio (Pues con el morro levantado se esta simulando un ala de avion, es decir tiende a volar) y el resto...lo que se ve en las fotografias.
Como esto les paso solo en plena recta, no hubo afortunadamente males mayores que lamentar.

El control de tracción

Sat, 14 Oct 2006 09:15:17 GMT

El control de tracción

¿Qué es el control de tracción? Pues es el equivalente al ABS de un coche de calle, pero muchísmo más potente. Es decir, es un sistema que impide que una o más ruedas pierda aderencia.

¿Cómo funciona el Control de tracción?

La función del ABS de los coches de calle es, en la frenada, evitar que se bloquee una o más ruedas para que el coche no derrape y la frenada sea uniforme. En un monoplaza de fórmula 1 es todo lo contrario, el control de tracción evita que el coche acelere demasiado y derrape. ¿Cómo ocurre esto? Ocurre, poruque un fórmula 1 es tracción trasera (Las ruedas que giran para mover el coche son las de atras) y, devido a su rápida aceleración, en las 2/3 primeras marchas las de adelante parten de paradas, es decir, hay que empujarlas. Por ello las ruedas frontales van más lentas que las traseras si se pisara el acelerador a tope, por lo que el coche derraparía. El control de tracción evita esto, o bien reducciendo la combustión del motor (para que la aceleración no sea tan grande), o bien controlando alguna de las ruedas (frenandola o acelerandola)

El Control de tracción determina lo que tendrás que pisar el acelerador

Digamos que el control de tracción permite que el piloto valla con el acelerador pisado a tope, sin que sufra ningún incidente. Ésa es la idea básica.

La opinión de los entendidos

La FIA determinó en 2003, que debido a que no podía controlar si los coches llevaban o no control de tracción, decidió permitirlo. Las personas expertas en el tema, opinan que el control de tracción le quita al piloto la habilidad de acelerar, e incluso alguno dijo "con control de tracción, hasta un mono podría conducir un fórmula 1".