Técnica en Fórmula 1: La Aerodinámica | Elementos aerodinámicos

Una vez que ya conocemos para qué sirve y por qué es tan importante la aerodinámica y tras hacer un repaso a su historia, vamos a continuar con esta sección tan interesante hablando de los elementos aerodinámicos que forman parte de un monoplaza de Fórmula 1.

Un coche de formula 1 está hecho de miles de componentes y casi todos ellos necesitan de estudios aerodinámicos antes de ser montados en el coche. Sin embargo, unos componentes que influyen mucho más en la aerodinámica que otros. Esos son los que vamos a tratar de explicar en este artículo. Avanzaremos desde la parte delantera hasta la trasera, pero siempre por las partes visibles del coche (la parte de arriba).

Alerón Delantero (Front Wing)

Es el primer elemento que vemos cuando nos fijamos en el frontal por lo que es el primer elemento en entrar en contacto con el aire. Por lo tanto, tiene la importante tarea de distribuir el flujo de aire (que no ha de ser turbulento, sino lo más laminar posible para que sea más efectivo) tanto por debajo como por encima del coche, a lo largo del mismo y dirigir ese aire hacia donde queremos o donde necesitemos, evitando elementos que puedan perturbar el flujo de aire (como las ruedas).  Además también es el encargado de generar agarre aerodinámico en el tren delantero. El alerón delantero genera cerca del 25% de la carga aerodinámica total.

Según la normativa actual publicada por la FIA, este alerón tendrá 1,80 metros de ancho, guardando una zona central de 50 centímetros con la forma de la plantilla proporcionada la FIA , y que todos los equipos tienen que cumplir. A ambos lados, izquierda y derecha, de esa zona se encuentran los "wing span" que pueden estar formados por dos o tres superficies aerodinámicas, conocidas como flaps. 

Todo esto debe estar diseñado con forma de ala invertida para que, al atravesar el aire a gran velocidad,  genere bajas presiones por la parte inferior del alerón y pegar al coche al asfalto. Para conservar las altas presiones que se generan en la parte superior y las bajas en la parte inferior del alerón, los equipos diseñan las láminas exteriores verticales (endplates). A lo largo del año es uno de los elementos más evolucionados.

Barge Board

Son paneles verticales, situados entre las ruedas delanteras y los Pontones. Tiene que lidiar con el aire sucio y turbulento que procede de las ruedas, alisándolo y guiándolo hacia los pontones. En los últimos años también tiene la función de alimentar el Difusor.

Pontones (Sidepods)

Son dos paneles grandes situados a ambos lados del cockpit que incluyen dos grandes entradas y en las que se encuentran el radiador del aceite (lubricación) y del agua (refrigeración). Además también se ubica gran parte de la electrónica, la batería y los radiadores para refrigerar la caja de cambios. Al igual que el alerón trasero, genera mucha resistencia aerodinámica por lo que los equipos se esfuerzan para hacerlos lo más pequeños posible mientras  que sigan ejerciendo su función. El perfil de los pontones puede variar significativamente de un coche a otro basado en las diferentes configuraciones aerodinámicas. Uno de los perfiles más conocidos fue el del McLaren MP4-26 en 2011, que tenía forma de "L".

Toma de Aire (Airbox)

Es un canal abierto que se encuentra situado por encima de la cabeza del piloto. Esta entrada tiene que ser lo suficientemente grande para proporcionar suficiente flujo de aire al motor para que este acelere con la celeridad requerida y, suficientemente pequeña para que no haya exceso de aire a la entrada del motor y que al no ser utilizado provoque turbulencias que afecten al rendimiento del alerón trasero.

La otra función de esta toma de aire es la de proteger al piloto en caso de vuelco y, por tanto, tiene que soportar cargas verticales de 12 toneladas para pasar las pruebas de la FIA.

Alerón trasero (Rear Wing)

Este alerón da carga aerodinámica a las ruedas traseras. Por sí solo genera el 50% de la carga aerodinámica en la parte trasera, que a su vez genera entre un 30% y un 40% de la carga aerodinámica total. Con este alerón es muy fácil crear carga aerodinámica pero también es muy fácil crear mucho drag, por ello los equipos deben encontrar un balance entre carga y resistencia aerodinámica.

Este alerón, que está formado por dos pisos, tiene limitadas sus dimensiones a 22 centímetros de alto, 35 de ancho y solo dos elementos. En la mayoría de los circuitos veremos alerones configurados con el máximo ángulo de ataque y solo en circuitos de alta velocidad como Monza y Suzuka, veremos alerones por debajo de estas especificaciones.

El piso de arriba está formado por dos planos el inferior (fijo) y el superior (móvil, DRS del que hablaremos más adelante). Un accesorio común a ambos alerones delantero y trasero es el Gurney flap, que es una pieza de fibra de carbono que se coloca verticalmente en el centro del alerón trasero, que va montado perpendicular al propio alerón, añadiendo carga aerodinámica al generar un flujo contra rotante de aire justo detrás del límite del alerón. Están limitados a una altura de 20 mm.

En la parte de superior de las láminas verticales (endplates) que se encuentran a cada lado del alerón trasero, tenemos unas ranuras que reducen la resistencia aerodinámica que genera este alerón, previniendo la formación de vórtices de aire que frenen el coche en las rectas.

En el piso de abajo, se encuentra otro alerón se un solo plano, Beam Wing. Suele ser un elemento simple en fibra de carbono sin pintar, que se sitúa justo por encima de la caja de cambios. A menudo forma parte de la estructura trasera del monoplaza transmitiendo las cargas del piso superior del alerón y los endplates al chasis. Por ello suele ser una pieza relativamente pesada.

Read More

Técnica en Fórmula 1: La Aerodinámica | Historia

Una vez que ya entendemos un poco sobre cómo actúa la aerodinámica sobre un monoplaza de Fórmula 1, vamos a conocer algo sobre la historia de la aerodinámica hasta nuestros días y qué innovaciones se les ocurrían a los ingenieros para hacer de su coche el más rápido.

Como vimos en el anterior artículo, el diseño aerodinámico tiene dos preocupaciones principales: la creación de downforce, que ayuda a empujar las ruedas contra el asfalto y mejora la velocidad de paso por curva; y minimizar el drag y las turbulencias que hacen que el coche vaya más despacio.

En la década de los 60, Lotus introdujo neumáticos más anchos y compuestos de goma blanda que mejoraban el agarre con ello demostraron que tanto la adherencia como la potencia del motor son importantes a la hora de realizar vueltas rápidas. El deseo de seguir aumentando el agarre de los neumáticos llevó a una gran revolución en el diseño de los coches con la implantación de alas invertidas que produjeran sustentación negativa o downforce. Además de mejorar el comportamiento en las curvas, la carga aerodinámica permite que los neumáticos transmitan una mayor potencia al suelo sin patinar.

Primero se incluyeron alas aerodinámicas en la parte trasera del coche pero al ser fijas generaban mucho drag en las rectas, por lo que se empezaron a instalar alas móviles que permitieran controlar el ángulo de incidencia. En las rectas tendría un ángulo de cero para minimizar la resistencia y durante las frenadas o en las curvas tener un ángulo negativo que proporcionara carga aerodinámica. Las alas delanteras se añadirían en breve y fue Brabham el que introdujo las alas con regulación de incidencia independiente lo que permitía aportar mayor carga a la rueda interior compensando el balanceo de la carrocería. En 1968 fue Brabham y Ferrari los que iniciaron los experimentos y fueron seguidos por Lotus que fue el pionero en el montaje de las alas muy altas y que transmitían la carga aerodinámica directamente a las ruedas.

Al no ser posible calcular los efectos del flujo de aire, los equipos tenían que avanzar por el método de ensayo y error. La combinación de montaje alto, mecanismos de incidencia variable y la conexión directa con el conjunto de la rueda no suspendido dio como resultado una estructura endeble y vulnerable que era susceptible a daños accidentales. A raíz de los graves accidentes del GP de España de 1969, se introdujeron normas estrictas en la utilización y el montaje de los alerones, tales como que se controlaban la anchura, la altura y la localización; se prohibía el uso de alas móviles y que éstas tenían que fijarse rígidamente a la carrocería.

En 1972 Colin Champman diseño el Lotus 72 con una alerón delantero en forma de pala y cuña a la vez e instaló los radiadores en los pontones, lo que movió el centro de gravedad del coche hacia la parte trasera. Con esta solución aerodinámica revolucionaria el Lotus iba 15 km/h más rápido en las rectas que su predecesor con la misma potencia de motor.

En 1977, fue de nuevo Chapman quién con otro diseño rompedor intrudujo el "efecto suelo", por el que los ingenieros de Lotus crearon una ala gigante debajo del coche para que aspirara todo el aire de la parte inferior del coche "pegándolo" aún más a la pista. El último ejemplo de esta forma de pensar fue el BT46B Brabham, diseñado por Gordon Murray, que en realidad utilizaba un ventilador para succionar el aire de la zona inferior del coche, creando una enorme carga aerodinámica.

La llamada "era del efecto suelo" duró hasta 1982. Incluso antes de la temporada de 1981, la FIA prohibió por razones de seguridad el uso de faldones laterales móviles en la parte inferior del monoplaza, con el fin de aumentar la distancia al suelo y por lo tanto reducir las velocidades en curva. En 1983, entra en vigor la regulación del fondo plano que prohíbe todas las ayudas aerodinámicas que genera carga aerodinámica en la parte inferior de los coches. Estas nuevas normas hicieron que se volviera a los diseños más estrechos, por lo que los desarrolladores empezaron a centrar su atención en los pequeños detalles aerodinámicos.

En la década de los 90, la aerodinámica definitivamente se convirtió en el tema central en el desarrollo de la Fórmula 1. Las innovaciones más importantes incluyen, por ejemplo, el ajuste frontal del Tyrrel 020 en 1990; Harvey Postlethwaite logró guiar el aire alrededor de la parte inferior y los radiadores de forma mucho más eficiente. En 1987, el equipo Lotus presentó la suspensión activa, lo que garantiza un ángulo de penetración aerodinámica sin cambios en el flujo ideal. Pero no fue hasta 1991 con el Williams FW14 que la suspensión activa comenzó a tener un impacto real en la F1.

Desde el año 2000 y en adelante, algunos de los "inventos" que mejoraban el comportamiento del coche aerodinámicamente y que marcaron la diferencia fueron: el Mass Dumper de Renault en 2005, el doble difusor de Brawn GP en 2009, el difusor soplado de Red Bull en 2010 y 2011, el conducto F de McLaren en 2010.

Para cada superficie de un Fórmula 1 actual, desde la forma de los enlaces de la suspensión hasta el casco del piloto, se han elaborado estudios aerodinámicos. Si miramos un monoplaza actual veremos que se ha hecho tanto esfuerzo en la reducción de la resistencia aerodinámica como en el aumento de downforce. A pesar de esto, los diseñadores no pueden hacer que sus coches sean demasiado "resbaladizos", porque se debe garantizar un buen flujo de aire para la refrigeración del motor, cambio y frenos durante la carrera.

Cada nueva temporada la FIA introduce nuevos cambios en la reglamentación en pro de la seguridad y para mejorar el espectáculo, lo que hace que los ingenieros tengan que pensar nuevas formas de luchar con el viento y de hacer el coche más rápido que el resto de sus competidores.

Read More

Técnica en Fórmula 1: La Aerodinámica | Objetivos

En las últimas temporadas del campeonato del mundo de Fórmula 1 en las que está prohibida la evolución de los motores, una de las mejores formas de ganar unas décimas y, por tanto, mejorar la velocidad y el comportamiento de un monoplaza, es la aerodinámica. Con esta nueva sección de técnica, nos vamos a adentrar en las interioridades de este deporte y así ayudar a entender el apasionante y exclusivo mundo de la Fórmula 1.

La aerodinámica es una rama de la dinámica de fluidos que estudia el comportamiento y las acciones que aparecen sobre un cuerpo sólido en movimiento (en este caso el monoplaza) y el fluido que lo baña (el aire). El movimiento de un avión a través del aire, las fuerzas del viendo ejercidas sobre una estructura y el funcionamiento de un molino de viento son todos ejemplos de la acción aerodinámica.

Una de las leyes fundamentales que rigen la dinámica de fluidos es el principio de Bernouilli que relaciona el aumento de la velocidad del flujo (en nuestro caso el aire) con una disminución de presión. Este principio se utiliza en aerodinámica para explicar la elevación de un ala de un avión durante el vuelo. Un ala está diseñada de manera que el aire que fluye por su superficie superior va más rápido que el que va por la parte inferior, lo que provoca una disminución de la presión en la parte superior. Esta diferencia de presión genera una fuerza de sustentación que hace que los aviones puedan volar. Si giramos el ala al revés la fuerza resultante es hacia abajo, downforce, por lo que hace que el monoplaza se "aplaste" contra el suelo proporcionando una mayor agarre de los neumáticos a la pista.

Esta carga aerodinámica hace que el coche sea más efectivo en las curvas, lo que implica una disminución del tiempo por vuelta. Pero, a su vez, esta ganancia de velocidad en las curvas se ve lastrada en las rectas ofreciendo mucha resistencia al avance, lo que se conoce como drag. Si un coche va muy rápido en una zona de curvas implica que va a tener menor velocidad punta en las rectas, por lo que para cada circuito, los ingenieros, tienen que encontrar un equilibrio entre drag y downforce. De ahí, por ejemplo, la diferencia en configuración aerodinámica que podemos ver entre un circuito como Mónaco sin apenas un tramo recto y muy lento en cuanto a velocidad punta, con el circuito de Monza que es la pista donde se alcanza la velocidad punta más alta de toda la temporada.

El tercer objetivo de la aerodinámica adaptada a los coches de competición es el de minimizar turbulencias. Si el flujo de aire que atraviesa el coche es turbulento, los alerones tanto delantero como trasero no funcionarían correctamente y, por tanto, no generarían la carga que se espera de ellos, haciendo que el coche vaya más lento. Como el primer elemento que penetra en el aire es el alerón delantero, se diseña de tal forma que el flujo de aire que recorre el coche sea lo más laminar posible. Como podemos ver en la siguiente fotografía los elementos en color rojo son los que más resistencia aerodinámica producen y que, por tanto, pueden provocar turbulencias en el flujo de aire. Uno de los elementos que generan más turbulencias son las ruedas, para evitar esto, se diseña el alerón delantero de forma que desvíe el flujo de aire de las ruedas hacia otros puntos más beneficiosos.

Además de los elementos aerodinámicos que vemos, también hay otro elemento que no vemos y que, aunque hablaré de él más adelante, conviene destacar. Este elemento es el Difusor. Se encuentra debajo del coche, a la altura del alerón trasero y que, si bien, no genera turbulencias en el aire que pasa por el monoplaza, sí lo hace en el aire que deja tras de sí. Estas turbulencias hacen que el coche que nos sigue sufra una pérdida considerable de carga aerodinámica, ya que atravesará un flujo de aire que no corre laminarmente. Esta pérdida de carga puede ser entorno a un 7% cuando el coche que nos precede está a un segundo de distancia y entorno a un 13% cuando estamos a medio segundo.

Por tanto, así es como los ingenieros diseñan los Fórmula 1 para generar poca resistencia al avance y maximizar el efecto que tiene la corriente de aire en la carrocería, ya que dicho flujo genera un enorme peso adicional para "pegar" el coche al suelo sin disminuir la velocidad y además hacer todo esto de la forma más eficiente posible minimizando turbulencias.

Read More

Conducir en el lado contrario

Hace tiempo que os dije que iba a escribir sobre lo que se experimentaba conduciendo por el lado contrario pero he estado un poco liado y lo he ido dejando, hasta hoy que ya he encontrado el hueco para escribiros.

Como sabéis en Inglaterra, Japón y Australia (puede que me deje alguno más) se conduce por la izquierda, así que para ello los coches tienen el puesto de conducción a la derecha (al contrario que en España, por poner un ejemplo). Solo mueven el volante y los pedales de sitio pero dejándolos en la misma posición en la que se encontraban. Por lo que para cambiar de marcha seguiremos teniendo el pedal del embrague en el pie izquierdo pero para cambiar la primera marcha la tendremos alejada de nosotros.

Además de los cambios en el coche, también hay cambios a la hora de circular, como por ejemplo con las rotondas que se dan en el sentido de las agujas del reloj, en la autovía suele haber dos carriles de entrada (o aceleración) sacándote uno más adelantado que el otro, también esos carriles se incorporan por la izquierda por lo que muchas veces te encuentras un coche a tu izquierda sin esperarlo.

Después de estas explicaciones nos ponemos a los mandos de la Peugeot 5008 que alquilamos para ir a Bournemouth, estábamos en un aparcamiento cerca de la playa por lo que para salir era una calle sin tráfico, y claro, lo primero que hice fue ponerme a la derecha, escuchando las pertinentes voces de los compañeros diciéndome que ese no era el carril. Pasado el susto, continuamos el camino.

Por carretera y más importante en la ciudad, otra de los problemas que te encuentras es que al estar acostumbrado a circular por la derecha y tener el puesto de conducción en la izquierda, las medidas del coche no las controlas bien. Mientras en España no tengo que tener cuidado de si voy a dar a alguien con la parte derecha del coche, aquí tengo que andar muy pendiente para no acercarme demasiado a los coches que hay aparcados a la izquierda, sobretodo cuando se va callejeando por la ciudad. El truco para no acercarse demasiado a estos coches es seguir lo más cerca posible la línea del centro de separación entre carriles.

He conducido por aquí ya unas 5 o 6 veces y todavía sigue siendo un poco estresante. Lo que más difícil veo es el controlar las medidas del coche en la parte izquierda. Aparte de eso y aunque todavía me cuesta un poco cambiar con la mano izquierda, no supone mayores problemas.

Read More

Viaje a Bath y a Bournemouth

Se que he dejado esto un poco de lado ultimamente, pero como sabréis he empezado a escribir semanalmente en el blog Sport Adictos sobre deportes de motor, más especialmente sobre Fórmula 1 y Rallys. Y por ello tengo menos tiempo que antes.

Volviendo a la historia, hace un mes nos juntamos unos amigos para hacer una escapadita de un día fuera de Birmingham. Ya que estamos en Reino Unido... al menos visitar algo, no?

Fuimos al aeropuerto a alquilar un coche, que además de ser más fácil y más barato que en España, como éramos siete nos salió tirado de precio. Así que el coche que nos dieron fue una Peugeot 5008, con seguro a todo riesgo incluido en el precio (por si acaso) y con GPS para no perdernos durante el viaje.

De los siete que íbamos, solo uno había conducido anteriormente por el otro lado, por lo que decidimos que era lógico que él condujese. Así que arrancamos y salimos dirección Bath (a 100 millas=160km desde Birmingham). Os acordáis que llevábamos GPS, ¿no? Pues tardamos media hora en coger la dirección correcta....Ya una vez que encontramos la dirección correcta se nos hicieron bastante amenas las dos horas de viaje.

Así llegamos a Bath, una ciudad muy bonita y muy turística. Tiene unos baños romanos para visitar que se encuentran en perfectas condiciones de conservación pero que son muy muy caros para visitar. Parece ser que en esta ciudad hay que pagar para todo. Incluso para pasar a este parque: 

Por tanto acabamos viendo todo desde fuera o entrando a los sitios donde no era necesario pagar. Entre ellos había una iglesia/cafetería, en la cual podías ponerte a rezar mientras te tomabas un café (o hacer solamente una cosa)

De allí y como teníamos ganas de ver el mar, aunque no hacía día de playa ni mucho menos, decidimos ir a Bournemouth, que es una ciudad al sur de Inglaterra y que está a unas 65 millas de Bath (104km). Siguiendo las señales de "playa" encontramos esta vista tan maravillosa:

 A todo esto, con tanto viajar, no habíamos tenido ni un momento para comer. Sólo habíamos tomado un tentempié que en forma de bocadillo de jamón y queso habíamos preparado antes de salir. Así que estábamos como locos por encontrar un restaurante barato en el que poder cenar (eran al rededor de las seis de la tarde).

Casualidades de la vida, en una ciudad en la que no has ido nunca te encuentras a gente que conoces y que además viven allí, así que gracias a ellos encontramos algo para comer, que finalmente tuvo forma de hamburguesa, pero nada que ver con las que sirven en los McDonald's y demás fast foods.

Respecto a la vuelta, fue toda una experiencia, pero eso ya os lo cuento en la próxima entrada XD

Read More

Los neumáticos en la F1

Para los que no lo sepáis, hace dos o tres semanas he entrado a formar parte de los editores de un nuevo blog de deportes, se llama SportAdictos.com. En mi caso voy a escribir sobre deportes del motor y más concretamente sobre coches (Rallyes, F1...)

Además de los artículos de actualidad también escribiré sobre temas más técnicos y esos son los que me gustaría compartir con vosotros.

Mi primer artículo ha sido sobre "Los Neumáticos en la F1", dónde vamos a conocer los tipos de compuesto y cómo diferenciarlos. Aprenderemos sobre los tipos de efectos producidos por el desgaste y además averiguaremos algo más acerca de su fabricación.

Sin más dilación os enlazo al artículo:

http://sportadictos.com/2012/05/neumaticos-en-f1

Read More

Intercambio comida Arabia Saudí - España

Además de españoles, también estamos conociendo gente de otros paises, entre ellos italianos, koreanos y gente de arabia saudí.

Hace un par de fines de semana, junto con los compañeros de clase de Manolo hicimos un intercambio de comida. Por una parte, comida española y por otra comida de arabia saudí.

La cita fue en casa de Sloon, fuimos unos 5 españoles, un italiano y 4 de arabia saudí. Aunque al final de la tarde se unieron dos ingleses.

Por parte española llevamos Tortilla de Patatas (2) y Pisto. Y por la parte musulmana Arroz con pollo.

Pasamos una tarde/noche fantástica hablando de un montón de temas y obviamente hablando en inglés. Incluso estuvimos comiendo con las manos, como se puede ver en la foto.

Hay que repetirlo!!

Read More