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lunes, 31 de agosto de 2015

Aerodinamica en la Formula 1

La aerodinámica en la Fórmula 1 se ha convertido en una pieza clave para este deporte, donde las escuderías que compiten invierten cientos de millones de euros en su investigación y desarrollo cada año. Los ingenieros especializados en diseño aerodinámico tienen dos preocupaciones principalmente: La primera, crearcarga aerodinámica, lo que permite aumentar la adherencia sobre la pista mejorando el ángulo de deriva lateral. Y la segunda, minimizar la resistencia aerodinámica. Desde finales de 1960, los equipos comenzaron a experimentar con los alerones que todos conocemos hoy día. Los alerones en los coches de carrera operan exactamente con el mismo principio que las alas de los aviones, sólo que al revés. El aire fluye a diferentes velocidades sobre los dos lados del alerón (por tener que desplazarse a diferentes distancias sobre sus contornos) y esto crea una diferencia de presión, una ley científica conocida como Principio de Bernoulli. Como esta presión intenta equilibrarse, el alerón trata de moverlo en la dirección de la baja presión. Al igual que los aviones usan sus alas para generar la elevación, los coches de carreras lo utilizan para crear carga aerodinámica. Un coche moderno de Fórmula 1 es capaz de desarrollar 3,5 G de fuerza (tres veces y media su propio peso) a través de la carga aerodinámica, lo que significa que en altas velocidades podría rodar boca abajo sobre un techo sin caerse durante su desplazamiento. Los primeros experimentos con alerones móviles y las nuevas monturas produjeron algunos accidentes espectaculares, provocando que en la temporada de 1970 de la Fórmula 1 se introdujeran nuevas regulaciones para limitar el tamaño y la ubicación de los alerones. Evolucionado con el tiempo, esas normas siguen estando presentes en gran medida hoy día. A mediados de la década de los 70, el “efecto suelo”había sido descubierto. Los ingenieros de Lotus idearon un diseño especial de la parte inferior de la carrocería para lograr un efecto Venturi que disminuía la presión del aire debajo del monoplaza, provocando que la diferencia de presiones generase una succión que “aplasta” al vehículo contra el suelo, mejorando el agarre, y, por ende, la toma de curvas a mayor velocidad. Otra técnica que se desarrolló a través de este descubrimiento, fue el famoso Brabham BT46B, diseñado por el ingeniero Gordon Murray. Se trataba de un sistema que permitía la extracción del aire debajo del vehículo mediante un ventilador situado horizontalmente, aunque fue prohibida casi de inmediato por la FIA. A pesar del desarrollo de túneles de viento más avanzados y el aumento de la potencia de cálculo utilizada por los departamentos de aerodinámica de la mayoría de las escuderías, se sigue aplicando los principios fundamentales de la aerodinámica en la Fórmula 1: crear la máxima cantidad de carga aerodinámica para la cantidad mínima de resistencia aerodinámica. Cada superficie única de un moderno coche de Fórmula 1, desde la forma de la suspensión al casco del piloto, tienen sus efectos aerodinámicos considerados. Al desplazarse el monoplaza, el aire es interrumpido generando un flujo de separación desde la carrocería, dando como resultado turbulencias que provocan resistencia aerodinámica. Si observas los últimos modelos, podrás ver que se ha empleado casi el mismo esfuerzo en reducir la resistencia aerodinámica como en incrementar la carga aerodinámica, desde la implementación de las placas finales verticales en los alerones para prevenir la formación de vórtices hasta placas difusoras montadas bajo la parte posterior, que ayudan a compensar la presión del rápido flujo de aire que pasa debajo del coche. A pesar de esto, los diseñadores no pueden hacer que sus coches sean demasiados “resbaladizos”, dado que se debe garantizar el paso de una buena cantidad de flujo de aire para ayudar a disipar la enorme cantidad de calor producido por un moderno motor de Fórmula 1. Años atrás, la mayoría de los equipos de Fórmula 1 han tratado de emular el diseño de Ferrari conocido como “Narrow Waist”, donde la parte trasera del coche se hace lo más estrecha y baja posible. Esto reduce la resistencia aerodinámica y maximiza la cantidad de aire disponible para el alerón trasero. Losdeflectores laterales instalados en los lados de los coches también han ayudado a dar forma al flujo de aire y reducir al mínimo la cantidad de turbulencia generada. La regulaciones introducidas en 2005 obligó a los ingenieros aerodinámicos a ser aún más ingeniosos. En un intento por reducir las velocidades, la FIA privó a los coches de una parte de la carga aerodinámica, elevando el alerón delantero, adelantando el alerón trasero y modificando el perfil del difusor trasero. Los ingenieros rápidamente se pusieron a trabajar en el desarrollo de una variedad de soluciones complejas y novedosas, como los winglets con forma de “cuerno”que se vieron por primera vez en el McLaren MP4-20. La mayoría de estas innovaciones se prohibieron bajo unas regulaciones aerodinámicas aún más estrictas impuestas por la FIA en 2009. Estos cambios en la normativa fueron pensados para propiciar más adelantamientos, haciendo más fácil para un coche seguir a otro de cerca. Los nuevos reglamentos produjeron un cambio sustancial en los monoplazas, con alerones frontales más anchos y bajos, alerones traseros más estrechos y altos, y con una carrocería en general mucho más “limpia”. Quizás el cambio más interesante, sin embargo, fue la introducción de la“aerodinámica móvil”, haciendo que los pilotos fuesen capaces de hacer ajustes limitados en el alerón delantero durante una carrera. A partir del 2011 se comenzó a utilizar el DRS (Drag Reduction System), situado en el alerón trasero. Esto también dota a los pilotos de la capacidad de hacer sus propios ajustes que mejoren el comportamiento del monoplaza, pero la disponibilidad del sistema es limitada electrónicamente, pudiendo ser usado en cualquier momento en los entrenamientos y clasificación (a menos que un piloto esté conduciendo con neumáticos de lluvia), pero durante la carrera sólo se puede activar cuando un piloto se encuentre a menos de un segundo del coche de delante en puntos pre-determinados de la pista. El sistema se desactiva a continuación, una vez que el piloto frena (el funcionamiento del DRS lo trataremos con más profundidad en próximos post).

2 comentarios:

Stove Bentod dijo...


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