Introducción:
En este último gran premio de F1, hemos podido observar una innovación técnica desde el punto de vista aerodinámico; se trata de un nuevo alerón delantero de McLaren. La innovación radica en el hecho de añadirse en la parte superior, un plano.
En este pequeño artículo, intentaremos conocer las razones y consecuencias que "puede" tener este aditamento.
Disquisiciones técnicas:
Como siempre que se pregunta para qué es determinado dispositivo aerodinámico, sólo cabe hacer suposiciones, puesto que las razones exactas, sólo las puede conocer el propio ingeniero que ha diseñado el dispositivo, puesto que como ya he dicho en innumerables ocasiones, un coche es un conjunto de partes, todas relacionadas entre sí.
En un principio, existen varios aspectos que conviene separar y diferenciar, y en algunos casos, unir:
1. Flexión.
2. Aumento de la Down-Force.
3. Canalización óptima del flujo hacia la popa.
4. Aumento de la potencia del motor.
Como veré, algunas se pueden volver contraproducentes.
La Normativa técnica es muy clara: cualquier elemento ha de flexionar una cierta cantidad o un cierto porcentaje.
Para qué se querría flexionar este dispositivo?
En el caso del plano inferior del alerón delantero, el que está más próximo al suelo, es evidente, puesto que cuanto más cerca esté del asfalto, más down-force generará el coche en sí mismo.
En el caso que nos atañe, la cuestión es más difícil de explicar, puesto que si deflecta desde su parte central, la down-force no aumenta directamente. Es posible que si deflecta una cierta cantidad, se supone que dentro de los límites que marca la Normativa), haga que el alerón trasero o el propio cuerpo del coche, genere indirectamente más down-force; pero esta es una cuestión que así, en principio, es imposible de saber sin saber exactamente la geometría del coche en su conjunto. Para que debido a la deflexión en sentido longitudinal (que el borde de ataque descienda y el borde de fuga ascienda) y por tanto aumente la down-force, ha de estar muy bien calculado, puesto que cuanta más down-force se genere, más sucio será el flujo que reciba el resto del coche.
Cabe señalar también, que otros equipos, han adoptado en varias ocasiones soluciones parecidas a esta; la cuestión que todas ellas tenían un soporte central, para evitar una deflexión excesiva y por tanto, penalizable. Al no llevar soporte central el sistema de McLaren, cabe pensar otras cosas, puesto que sería una solución sencilla y fácil.
El hecho de doblarse por la parte central, sin cambiar su ángulo de incidencia, sólo modifica el flujo hacia la popa, no produciendo en sí mismo y directamente, un aumento de la down-force.
Si nos ceñimos a la posible modificación o alteración del flujo, podemos decir que es posible adecuar convenientemente el flujo hacia la popa, con el objetivo de que el alerón trasero sea más eficiente. También es posible adecuar el flujo, de manera que los pontones generen más down-force e incluso, adecuando el flujo se produzca una mejor refrigeración del motor. Todos estos casos son muy complicados de determinar y conocer, si no se ha seguido el diseño desde un principio, y sobre todo, conocer sus razones y objetivos. Esto puede parecer de perogrullo, pero es así.
Quizás poca gente lo sepa, pero el diseño del casco es extremadamente importante en la cuantificación de la potencia del motor. De hecho, cualquier elemento que este por delante de la toma de admisión, afecta directamente a la potencia.
Se han hecho estudios reales y en túnel de viento, a la vez que por técnicas CFD de simulación, y se ha comprobado que una mala colocación o medidas del tubo pitot, puede afectar hasta 7 caballos la potencia del motor ¡¡¡¡. Parece increíble, pero es así. mediante una simulación CFD, es relativamente sencillo apreciar este hecho y por tanto, estudiar y conocer la posición óptima del tubo pitot.
Desde este punto de vista, es posible que la colocación del nuevo dispositivo, responda a este objetivo, pero es algo difícil también de responder, si no se tiene la geometría completa del coche y por tanto, no se puede proceder a una simulación CFD, que sería lo más simple y factible.
Dicho todo lo dicho, una última y decisiva apreciación:
Si añadimos a lo mencionado, la constatación de que el ala no posee soporte central, nos daremos cuenta de que lo que se está pretendiendo es interferir lo mínimo posible en el flujo hacia la toma de admisión; el hecho de existir este soporte, alteraría negativamente dicho flujo.
Durante estos últimos días, se han dicho muchas cosas relativas a este tema, pero creo sinceramente, que nadie ha hablado sobre esto (o al menos no lo he oído yo) y es un factor muy a tener en cuenta para posteriores copias de otros equipos. Estoy seguro que no tardaremos en ver estas copias; ¿quizás ya para el próximo gran premio? Conclusiones:
Por tanto y como resumen, diré que me inclino mucho más a pensar de que se trata de una solución aerodinámica cuyo objetivo es aumentar la potencia del motor, adecuando el flujo hacia la toma de admisión.
Cuantificar en qué grado aumenta dicha presión, es muy difícil, como siempre, sin tener la geometría total del coche.
Los 7 errores de fernando alonso en Bahréin. 1 La puesta a punto del monoplaza de Fernando Alonso no fue la idónea y a su McLaren le faltaron unas décimas para plantar cara. Puede ser culpa de los mecánicos o del propio piloto, que también interviene a la hora de elegir reglajes.
2 Un plafón de iluminación se desplomó sobre el bólido de Alonso en el box de McLaren en la jornada de entrenamientos del sábado. El alerón delantero quedó dañado y fue sustituido, pero pudo provocar otros defectos no detectados.
3 La estrategia elegida no fue la correcta. Alonso cargó demasiada gasolina en la sesión de calificación para alargar su
primera parada en carrera, pero no sacó ventaja de ello. Además, el Ferrari de Kimi Raikkonen aguantó una vuelta más sin repostar.
4 Lewis Hamilton taponó la progresión de Alonso en la salida. El piloto asturiano no criticó la maniobra de su compañero, pero las imágenes demuestran que el británico frena el arranque de Alonso, que pudo haberse puesto segundo, por detrás de Felipe Massa.
5 El primer repostaje de Alonso fue demasiado lento y eso lo aprovechó Kimi Raikkonen para adelantarle. Ferrari controló mejor los tiempos y consiguió una ventaja importante.
6 Nick Heidfeld se coló en el cuarto puesto, entre Alonso y Raikkonen, cuando el español acababa de llenar su depósito y luego le frenó.
7 Posiblemente hubo algún problema mecánico en su McLaren, que aún está siendo desmontado y analizado por las cabezas pensantes de Woking (sede de McLaren).
De la Rosa nos pone al día sobre los botones y palancas esenciales.
Es la herramienta del piloto asturiano en su nueva escudería.
Toda la información en el especial sobre la Fórmula 1.
El volante de un Fórmula 1 es una compleja herramienta que concentra en muy poco espacio todos los controles del monoplaza. Equivalente a la sala de máquinas de un barco o a la cabina de un avión, requiere de mucha pericia para saber manejar uno.
El piloto de McLaren Pedro Martínez de la Rosa explicó a 20minutos la utilidad de los principales botones del volante de la escudería británica, el nuevo equipo del campeón del mundo Fernando Alonso.
Así será el volante del asturiano en 2007: 1.
1.Limitador de velocidad en ‘pit-lane’. Sirve para no superar la velocidad permitida en el ‘pit-lane’ (la recta que conduce a boxes). En la mayoría de circuitos es de 100 km/h. Si se excede acarrea una sanción.
2. Desconecta el control de tracción. Se presiona para desconectarlo. En circuitos lentos posibilita mayor aceleración en las curvas.
3. Radio para hablar con boxes. Permite al piloto comunicarse con boxes y recibir consignas de su equipo durante la carrera. No sirve para escuchar los ‘40 Principales’.
4. Neutral y marcha atrás. Los monoplazas de Fórmula 1 también pueden ir hacia atrás accionando este botón, que además sirve para dejar el motor en punto muerto (neutral).
5. Subir marcha. Palanca para estirar las marchas. El monoplaza cuenta con siete velocidades más la marcha atrás.
6 y 13. Embrague. La caja de cambios es semiautomática secuencial. Manualmente se puede desembragar activando cualquiera de estas dos palancas.
7. Bajar marcha. Palanca para reducir marchas.
8. Botón de bebida, sólo durante GP. Este botón activa un mecanismo del casco del piloto que dispara un chorro de agua para beber durante un gran premio. La hidratación es básica en carrera, donde los pilotos pueden perder hasta cuatro kilos de peso.
9. Diferencial. Dispone de tres diferenciales como un 4x4. Actúa electrónicamente sobre la suspensión para reducir vibraciones y posibilita que cada rueda gire por separado.
10. Cambio de reglajes electrónicos, de seco a mojado. Activa el sistema de tracción electrónica en condiciones de lluvia. Mejora el agarre y evita deslizamientos, pero limita la potencia.
11. Freno motor. Mejora el sistema de frenado evitando su desgaste y el sobrecalentamiento.
12. Revoluciona motor. Permite alterar las revoluciones del motor en función de las necesidades del piloto. Normalmente los engranajes trabajan a unas 18.000 por minuto. Sin comodidades, estemos o no en carrera
Si ya pareciera complejo poder manejar un volante de semejantes características, más lo es si tenemos en cuenta el reducido espacio que hay en un monoplaza -recordemos que los asientos los hacen a medida con un molde especial- y por el poco espacio que hay entre los hombros y las manos.
Con las imágenes de los McLaren que hay bajo estas líneas nos podemos hacer una idea de lo complicado que puede ser meterse en uno de estos bólidos, desde donde además los pilotos también miran en monitores la telemetría (datos como la aceleración, velocidad y consumo en carrera).
Añadamos además las complicaciones durante una carrera: vibraciones por los pequeños baches del asfalto o al subir los pianos, la fuerza centrífuga al dar curvas (por eso hacen muchos ejercicios de gimnasio para el cuello) o el calor (se alcanzan temperaturas de más de 50 grados).
También hemos querido fijarnos cómo son otros volantes de la Fórmula 1, bajo estas líneas puedes ver ejemplos, de izquierda a derecha, en la escudería Ferrari, BMW y Toyota. En su mayoría, muy parecidos.
Además de ser de un blanco total, y de haber dejado relagada la bandera de España a una mínima parte de su parte, el caso está basado en uno de los que tenía Alonso cuando corría de pequeño en los campeonatos de karts.
También cambia la publicidad, siendo ahora la frontal de Vodafone, y se mantienen una especie de rayos, que son como una especie de símbolo personal que tiene Alonso. Ya se sabe lo supersticiosos que son los pilotos...
Practica ciclismo, tenis, natación y fútbol (en el que juega de portero y llegó a rechazar una oferta del Celta de Vigo), siendo sus equipos preferidos el Real Madrid y el Real Oviedo. Su ídolo deportivo es el ciclista Lance Armstrong.
Tiene múltiples apodos: en casa es el Nano, en la pista Magic y, para la prensa el Toro o el matador.
Cuando sacó el carné de conducir con 18 años llevando un Renault Mégane, cometió una falta leve "por ir demasiado lento". Lo curioso es que él ya era un consumado experto que pilotaba monoplazas a más de 250 km/h. Según él mismo, durante los días previos al examen sus familiares y conocidos no hacían más que recordarle que no corriese.
El cantante Melendi fue con él a su escuela y le ha dedicado una canción.
En los días posteriores a la disputa del Gran Premio de Australia, prueba inaugural de la temporada 2007 de Fórmula Uno, ha surgido con gran fuerza en los medios de comunicación una nueva polémica de carácter técnico que enfrenta a diversos equipos de la parrilla de los GP. Si el año pasado fueron protagonistas de estas diatribas reglamentariasla implementación alerones flexibles y de tapacubos en las llantas traseras de los Ferrari, este año iniciamos temporada con la cuestionada legalidad del fondo plano empleado por Ferrari. Un fondo plano que recuperaría la filosofía del uso de materiales flexibles, en algunos componentes, de cara a la búsqueda de mejorías en la aerodinámica de los coches. Para comprender mejor la naturaleza de esta disquisición hemos contactado con el ingeniero aerodinámico del equipo de GP2 español Adrián Campos Grand Prix, Timoteo Briet, para que nos esclareciera la naturaleza de las ventajas aerodinámicas que se obtendrían con la explotación de una interpretación reglamentaria que permitiera la utilización de materiales flexibles en una área tan importante como es el fondo plano de un monoplaza de Fórmula Uno.
Así pues, y comenzando por el principio, demos la palabra al profesor Briet. Introducción:
Antes de cualquier consideración, veamos someramente qué ocurre por debajo de un coche:
El aire, al ser acelerado al pasar por debajo del coche, cuantificación que realiza el principio de Bernouilli, crea una depresión que "succiona" el coche hacia el suelo.
Básicamente el funcionamiento de este fenómeno es justamente éste.
El llamado efecto suelo es simplemente la aceleración del flujo de aire por debajo del coche, añadiendo el hecho que a medida que la distancia se reduce linealmente entre el suelo del coche y el asfalto, la down-force crece de manera exponencial (para n>1). Esto hace que la distancia entre el suelo del coche y el asfalto, "se intente" reducir lo máximo posible.
El otro hecho básico es que la forma del suelo del coche ha de ser la idónea; es decir: que el propio suelo del coche actúe ya como difusor, antes que se haga presente el propio difusor; esto optimiza la "difusión" del flujo a alta velocidad que circula por debajo del coche y que hace que se expanda convenientemente hacia la popa del vehículo. Esto originaría, mucha más down-force. También es cierto, que cuanto más pitch o curva del fondo tenga el vehículo, más probabilidad existe de que se "meta" aire (de la alta presión a la baja presión) estropeando así lo conseguido.
Por tanto, hemos visto los 2 métodos existentes para optimizar el llamado "efecto suelo".
Realmente, lo que está prohibido no es el efecto suelo en sí mismo, puesto que toda superficie circulando por encima del suelo, posee este efecto, sino lo que está prohibido es sellar físicamente (aerodinámicamente no) la cámara existente entre el suelo del vehículo y el asfalto para poder así crear más depresión y por tanto más down-force, y la utilización de perfiles curvos para el suelo de un monoplaza de F1 que esté en la zona comprendida entre los ejes delantero y trasero.
Por otra parte, también está prohibido:
Cualquier estructura móvil.
Cualquier estructura que flexione más allá de un máximo permitido.
Consideraciones:
Por todo lo dicho, cualquier acción que implique una alteración de:
Ángulo de pitch
Forma del suelo del coche
Distancia del suelo del coche al asfalto.
Sellar el suelo (la cámara inferior existente).
hará que aumente o al menos varíe, la down-force. El ángulo de pitch en carrera y las distancias al asfalto, las marca la unión de todas las fuerzas que inciden sobre el coche, y aunque está ligado a la forma del suelo en sentido longitudinal, en principio lo podemos suponer diferente.
La forma en sentido longitudinal del suelo, como ya hemos visto anteriormente, es una forma de "evacuar" la masa de aire que circula a alta velocidad por debajo del coche, de manera adecuada; la pieza básica encargada para ello, es el difusor. Si el suelo adquiriera una forma "no plana" como indica la Normativa Técnica, se convertiría en un difusor enorme, con todas las ventajas que ello supone, básicamente desde el punto de vista de la down-force. Esto, podría ocurrir, si el suelo tuviese una deflexión mayor que la permitida.
Hay otro detalle que es conveniente resaltar, y es el hecho de que es posible en teoría, sellar el suelo haciendo bajar los extremos laterales y quizás subiendo (o no) la parte central del suelo. La combinación o no de ambas acciones, conlleva un aumento de la cámara inferior, con el consiguiente aumento de la down-force, ya que la densidad o número de moléculas de aire por unidad de volumen y por tanto la presión, se reduce (suponiendo el mismo caudal másico).
El hecho de "bajar" los extremos laterales, se podría conseguir mediante la instalación o utilización de alerones sobre los pontones o incluso los mismos pontones. Lógicamente, si esta "deflexión" fuese excesiva, sería cuestión de revisión técnica por parte de la FIA.
Por último, señalar también que es posible que mediante otros elementos que no pertenecen directamente al suelo del coche, lo sellen aerodinámicamente. De todas formas, una deflexión excesiva de estos elementos, también comportaría un sellado no permitido por la Normativa.
Por todo lo dicho, es cuestión de estar dentro de los límites de las deflexiones permitidas o no estarlo. Establecer esto, es trabajo de la FIA. En cualquier caso, hay que reconocer que el trabajo de aquel equipo que investigase sobre esta premisa, sería doble, por cuanto la dinámica vehicular, lógicamente, se vería muy afectada. También es cierto que si se recurre a estos artificios, se consigue lo que se quería: se aumenta la down-force y por tanto la fricción, pero los riesgos desde todos los puntos de vista, también son muy evidentes.
Esperando que hayan quedado claros los conceptos explicados podemos avanzar en la polémica generada en los días posteriores al GP de Australia. Los equipos Ferrari y BMW han sido señalados por sus rivales por utilizar presuntamente una cierta flexibilidad en el fondo plano que aproxima este al suelo con la consiguiente ganancia en apoyo y sin la contrapartida de perjudicar su coeficiente de penetración. Esto podría explicar en parte un mejor paso por curva a la vez que una mayor velocidad punta ya que los coches que utilizaran este sistema podrían rodar con menos incidencia en sus alerones y por tanto con menos resistencia al avance.
Según todas las indicciones, esta presunta deformación se produciría en la "lengüeta" del fondo plano que los equipos utilizan para cumplir con la regla de que este se extienda a lo largo de la zona comprendida entre los ejes rodantes. Esa especie de "espátula", que seguramente los aficionados han podido observar en alguna ocasión, sería la encargada de flexionar, alcanzada una cierta velocidad, acercándose al suelo y favorecer el aumento de presión del aire que circula por debajo del fondo del monoplaza.
Si este supuesto se verifica o no, será bastante complejo de averiguar debido a que el fenómeno sólo se produce con el coche en marca y bajo unas condiciones de velocidad muy concretas. Además, el mecanismo asociado a esta funcionalidad parece ser mínimo (un muelle) con lo que su trabajo estático es fácilmente justificable.
Tiimoteo Briet Blanes
Reseña sobre el autor: Timoteo Briet Blanes, Ingeniero aerodinámico del equipo de GP2 Campos Grand Prix, Licenciado en Matemáticas y Doctor Ingeniero Industrial; Profesor Universitario de Mecánica de Fluidos y Aerodinámica; Especialidad en Simulación CFD y Aerodinámica; Gerente de "Turbulencia Research Engineering"; Ingeniero Aerodinámico de GP2 y F3, Director del departamento de CFD de Turbulencia Research Engineering, ha trabajado con diversos Equipos de Competición: Campeonato del Mundo de Motos de 125 y 250 cc, Fórmula 3, Fórmula GT, Renault Mégane Trophy, Diseño de Camiones y Autocares, Diseño de Cascos de Veleros para la Copa América de vela, Elementos Aerodinámicos de Automóviles, Cascos de Competición, Diseño de Aeronaves, Energías Eólica, Térmica y Mareomotriz, Aerodinámica Industrial, Diseño, Fabricación, Instalación y Puesta en Marcha de Túneles de Viento, etc. Posee diversas patentes relativas al mundo de la aerodinámica, así como numerosas Investigaciones al respecto.
Soy un fan de Fernando Alonso al que le fascina el mundo de la F1. Llevo siguiendo al bicampeón de Formula 1 desde 2003 y he decidido crear mi propio blog sobre el. Espero que lo disfruteis tanto como yo he disfrutado haciendolo.
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