Conducto F o "F-Duct"

La tecnologí­a al servicio de los monoplazas.

Conducto F o "F-Duct"

Mensajepor AriVatanenF1 » 05 Julio 2010, 14:41

Ahora que hasta en Red Bull saben a ciencia cierta cómo funcina el F-Duct de McLaren, voy a tratar de explicarlo para que todo el mundo lo sepa. Aunque no sea lo lógico, comenzaremos por el final. McLaren ha diseñado este sistema con el objetivo final de soplar aire al alerón trasero. ¿Y para que lo quiere?. Sencillo. Mediante ese chorro de aire extra, McLaren consigue que el flujo laminar del alerón trasero, el que produce la carga necesaria en las curvas, pase a ser un régimen turbulento y deje de ser una resistencia al avance.

Una vez explicado el objetivo, vayamos al comienzo. ¿Cómo conseguir el flujo de aire?. Quizás esta sea la parte más sencilla, al menos para McLaren que ideó su chasis en base a este sistema. Los McLaren MP4-25 cuentan con una extraña toma de aire para el F-Duct. Ésta se sitúa justo delante del volante del piloto. Esa especie de snorkel que no pasó desapercibido para nadie y que en ningún momento tiene como objetivo refrigerar el cockpit del piloto. Para ello ya tenemos la pequeña apertura situada en la punta de la nariz del monoplaza y que además de ese primer objetivo también se utiliza para refrigerar las distintas cajas electrónica que están situadas en ese punto.


Como vemos en el vídeo a continuación, la toma de aire podría encontrarse también en la admisión situada encima del casco del piloto y que siempre se ha utilizado para alimentar al motor. En alguna foto se pude comprobar que en el caso de los McLaren, esa toma tiene un divisor horizontal, por lo que no es descabellado pensar que además del snorkel también entra aire por ese punto.

Perdón por mi torpeza, pero como he dicho, soy en cazurro colgando imagenes y videos, por eso os dejo el enlace al video:





La toma de aire está canalizada de tal forma que el aire se escupe directamente sobre el alerón trasero, aprovechando la cubierta del motor prologanda, que está unida al alerón y que tanto extrañó en la presentación del McLaren MP4-25. El siguiente paso es cóm hacer que el sistema funcione. Los pilotos son los encargados de activar o desactivar el F-Duct meidante una válvula situada en el cockpit. Aquella que decían que era un agujero y que los pilotos tapaban con la rodilla. Nada más lejos de la realidad. Cuando los pilotos pulsan la válvula, el aire del snorkel se canaliza hasta el alerón trasero. Cuando no, el aire se pierde dentro del cockpit produciendo que los pilotos pasen algo de frío.

Una vez que hemos canalizado el aire, llegamos al alerón trasero. Los alerones traseros biplanos, permiten que el flujo de aire no se separe de ala, haciendo que el régimen sea laminar y generando más carga aerodinámica. Como hemos dicho, eso es bueno cuando se necesita un apoyo extra, como en las curvas, pero malo en restas ya que genera una resitencia al avance, lo que conocemos como drag.

El flujo de aire del F-Duct lanzado sobre el alerón, permite que en las rectas se rompa el flujo laminar, provocando turbulencias en el alerón. En resumen, que deje de actuar y dejando de ser una resitencia al avance. Eso es conveniente en las rectas pero todo lo contrario a lo que queremos en curva. Ahí es donde entra la rodilla del piloto haciendo actuar el F-Duct.

La forma en que el F-Duct sopla el aire hacia el alerón es la parte desconocida, o quizás el secreto mejor guardado. El ángulo de incidencia debe ser el adecuado para que el aiere haga que se desprenda el flujo laminar. Además no debe plantear ningún efecto para otro momentos con velocidad alta. Si actuara en curvas de alta velocidad, los pilotos podrían tener algún que otro problema.

El siguiente pasó será ver como el resto de las escuderías implementan sus F-Duct. En el caso de Sauber ya hemos visto que han utilizado una pequeña toma de aire sobre uno de los pontones laterales. Para canalizar el aire hasta el alerón han aprovechado diversos agujeros del chasis ya existentes. Por ese camino se van a tener que mover el resto de escuderías. Ya que no se permite realizar ningún cambio al chasis homologado a comienzos de temporada.

En un flujo de un fluído sobre un perfil aerodinámico existen dos tipos de resistencia. La de fricción (producida por el rozamiento del flujo laminar de aire sobre el perfil) y la de presión (la producida por las turbulencias producidas aguas abajo cuando el flujo laminar se desprende debido a la pérdida de energía). Pues bien, la resistencia de presión es de un orden de magnitud mayor, más o menos, que la de fricción. Esto es, unas 10 veces mayor. Si mediante este sistema yo estuviera destruyendo el flujo laminar sobre el perfil para convertirlo en turbulento lo que estoy haciendo es precisamente introducir resistencia al avance. Lo que puede pasar es que con esa "inyección" de aire extra lo que cambio realmente es el ángulo de incidencia de la corriente de aire sobre el alerón, provocuando menos sustentación (inversa; empuje hacia abajo) a la vez que retraso precisamente el punto de desprendimiento de capa límite por dicha inyección (más energía).En la superficie lisa la capa límite es laminar y se desprende antes dando lugar a una superficie de turbulencias aguas abajo muy grande. En la superficie con agujeritos la capa límite es turbulenta, lleva más energía y se desprende más tarde, dando lugar a una superficie de turbulencias aguas abajo menor y por lo tanto con menos resistencia al avance. Hay que recordar que esas turbulencias aguas abajo tiene un régimen de menor presión, con lo que se produce una especie de succión hacia atrás que es lo que produce la resistencia al avance. La capa límite laminar y turbulenta no hay que confundirla con que el perfil trabaje dentro de un flujo laminar o turbulento. Para que un perfil funcione aerodinámicamente debe trabajar dentro de un régimen laminar de aire incidente. En caso contrario no trabaja bien. Es lo que precisamente en F1 ocurre cuando estamos a rebufo de otro coche. El "aire sucio" que le llegan a los planos aerodinámicos de nuestro coche es precisamente aire en régimen turbulento que no consigue que estos trabajen correctamente con lo que pierden eficiencia. Es por lo que ya el año pasado se redujo la superficie de los alerones traseros. Para "ensuciar" menos el aire del coche que va detrás de ti y que "teóricamente" su aerodinámica funcione bien y pueda haber adelantamientos.Al desplegar los flaps lo que se hace es por un lado aumentar la superficie alar (más sustentación) y la curvatura del ala (más sustentación también) aumentando la resistencia (baja la velocidad). El coeficiente de sustentación global (aún amentando la resistencia) es mayor que en configuración de crucero. Digamos que las alas pueden "sujetar" al avión aún volando más despacio que en crucero. Entre el ala y el flap queda una ranura. Esto es porque al aumentar mucho la curvatura del ala, la capa límite se puede desprender en el extradós del ala (la parte de arriba). Con esa ranura hay una parte de flujo de aire que se cuela desde el intradós al extradós inyectando velocidad en la parte de arriba y evitando que se desprenda la capa límite y el ala pueda entrar en pérdida (con lo que el avión se desplomaría).

Espero haber aclarado algunas dudillas que puedan tener sobre este mecanismo que ha revolucionado la formula1 y que estará prohibido la proxima temporada. Siento los técnicismos, pero un servidor tiene que sentirse a gusto explicando :lol: :lol: . Saludos y perdonen por el ladrillo :wink: . Que tengan un buen dia
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Re: Conducto F o "F-Duct"

Mensajepor BT-44 » 05 Julio 2010, 15:00

Es muy interesante este dispositivo. La verdad que han estado muy ingeniosos en McLaren... y lo raro es que con anterioridad nadie se había avivado, porque las aletas de tiburón ya llevan sus años pero hasta el momento solo cumplían funciones de mejorar la estabilidad en curva. Esto solo demuestra una cosa: que difícil es inventar! Gracias por la nota. :wink:

AriVatanenF1 escribió:Entre el ala y el flap queda una ranura. Esto es porque al aumentar mucho la curvatura del ala, la capa límite se puede desprender en el extradós del ala (la parte de arriba). Con esa ranura hay una parte de flujo de aire que se cuela desde el intradós al extradós inyectando velocidad en la parte de arriba y evitando que se desprenda la capa límite y el ala pueda entrar en pérdida (con lo que el avión se desplomaría).


Imagen

Dejo este esquema para que quien no lo entienda se le haga más intuitivo. Saludos, Ale. :D
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Re: Conducto F o "F-Duct"

Mensajepor AriVatanenF1 » 05 Julio 2010, 15:04

Gracias a ti por resumir ese parágrafo en una imagen :lol: . Como ya he dicho, un cazurro total :lol: :lol: . Saludos
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Re: Conducto F o "F-Duct"

Mensajepor BT-44 » 05 Julio 2010, 15:14

Bueno, pero es sencillo subir imágenes. Hacé lo siguiente:

1 - Subis la imágen que quieras acá: http://imageshack.us/

2 - Le das al botón "Cargar ahora"

3 - Una vez que la carga te aparecen varios links. El que tenés que copiar es el que dice "Enlace directo"

4 - Pegas ese enlace entre el code [img]pegar el enlace directo[/img.] (el punto rojo no va, lo pongo para que veas como iría porque sino no aparece)

5 - Te queda así:

Imagen

Saludos, Ale. :D

PD: si te quedan dudas citá mi mensaje sin responder y vas a ver como está armado. :wink:
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Re: Conducto F o "F-Duct"

Mensajepor AriVatanenF1 » 05 Julio 2010, 15:22

Vale, esta vez me ha quedado claro, anda que no será por veces que me lo han explicado... :lol: . Gracias y saludos
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Re: Conducto F o "F-Duct"

Mensajepor isuki » 05 Julio 2010, 15:48

Muchas gracias a los dos por la explicacion, a ti AriVatanenF1 por todo el tema y a ti BT-44 por aclarar con la imagen :wink:
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Re: Conducto F o "F-Duct"

Mensajepor carter18 » 05 Julio 2010, 15:59

Ya yo me la habia buscado por ahi por la red y lo tenia medianamente claro, pero con este analisis he terminado con mis ultimas dudas.

Gracias.
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Re: Conducto F o "F-Duct"

Mensajepor juanubas » 05 Julio 2010, 20:57

Muchas gracias por compartir todos estos post a modo de monografías. :wink: :wink: :D :D
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Re: Conducto F o "F-Duct"

Mensajepor jdvp » 06 Julio 2010, 01:04

Muchas gracias, la verdad es que con estos artículos estás aclarando algunos temas que son un poco complicados, para la mayoría de los mortales, :oops: :oops: :oops: :oops: :oops: :oops: me gusta que lo expliques con un lenguaje claro, al menos en lo posible, y que des tantos detalles.

De nuevo, muchas gracias :D :D :D :D :wink: :wink: :wink: :wink:
Visita mi nuevo blog http://vamosacontarchistes.blogspot.com.ar/ si te gusta, comenta, por favor, risas garantizadas, si no te ries te devolvemos el dinero jejeje
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Re: Conducto F o "F-Duct"

Mensajepor kamikaze666 » 06 Julio 2010, 07:25

grandisimo documento analítico... he aprendido un montón con tus explicaciones :wink:
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