Maseratti Gran Turismo

Maseratti Gran Turismo en sus diferentes formatos.

Nissan 370z

Nissan 370z de la GT Academy.

Ferrari California

Uno de los descapotables más bonitos del mundo.

Ferrari 458 Italia

Uno de los últimos Ferrari salidos de la casa de Maranello.

Lamborghini Estoque

¿Próximo competidor del Porsche Panamera?.

jueves, 15 de noviembre de 2012

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.


miércoles, 14 de noviembre de 2012

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.