La aerodinámica

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La aerodinamica

Cada pieza de la carrocería tiene su razón de ser y su función. Los túneles de viento donde estudian esas formas y el funcionamiento de todos los elementos que manejan el flujo de aire son centros secretos donde se trabaja sin parar en investigaciones. La clave de Ferrari está, entre otras cosas, en sus formas. Pero los otros equipos ignoran cuáles son los puntos favorables, y ahí tienen una distancia urgente por descontar.

Cuando nos hablan de la aerodinámica de un carro pensamos siempre en sus formas redondas, en las líneas fluidas y en un resultado estético proporcional a los avances que, se cree, la carrocería genera en velocidad.

Aerodinámica en la Fórmula I

Aerodinámica en la Fórmula I

Al tenor de la ley de la gravedad, la forma perfecta de un cuerpo que se desplaza en el aire es la de una gota. Al tenor de las necesidades de la Fórmula 1, los requisitos poco tienen que ver con esta premisa pues se buscan otros resultados del paso del aire por encima de una carrocería. En el pasado, los carros tuvieron este perfil redondo adelante y que moría como una flecha atrás. Hoy son casi al revés.

En un monoplaza de Fórmula 1, los ingenieros buscan cosas diferentes: poca resistencia al avance, alto efecto del paso de la corriente de aire por la carrocería que genera un enorme peso adicional para pegar la máquina al piso con los alerones sin castigar mucho la velocidad y enfriar el motor canalizando el flujo por los radiadores sin mayor reacción. Es decir, por un lado, necesitan cortar el aire con el menor gasto posible de potencia del motor. Por el otro, buscan obtener gran apoyo. O sea, dos parámetros opuestos que deben convivir en perfecta armonía.

Diseñar un monoplaza de Fórmula 1 en el campo aerodinámico es la tarea más compleja de todas. Al fin y al cabo, motores, cajas, llantas y electrónica se basan en principios comunes y su desarrollo es, aún dentro de la más elevada tecnología, algo que tiene una ruta conocida y lógica y, sobre todo, con muchos sabios a quiénes consultar. Por ejemplo, BMW y Michelin, en sólo tres años y con sus propios conocimientos e ingenieros han podido ganar carreras. Pero se han asociado con fabricantes de chasis que tienen los conocimientos de diseño aerodinámico que ellos no dominan.

Porque la aerodinámica de la F1 es una ciencia totalmente experimental, que dominan unos 10 o 20 gurús en el mundo a ese nivel y que requiere de una infraestructura de investigación e inversión colosales, en especial si está dedicada a un par de carros de un equipo y no a la gran producción de vehículos de turismo.

Cuando se dice que una de las grandes ventajas y diferencias a favor de los Ferrari es la aerodinámica, se ofrece una explicación muy liviana de algo muy complejo y que no es el resultado de un estudio afortunado del monoplaza 2002, sino de muchos años de trabajo continuo, bajo la dirección de ingenieros que están en la tesis correcta.

Cuando hablamos que otros carros no son tan buenos, probablemente con las mismas herramientas de medición y recursos, quiere decir que sus ingenieros tienen unas teorías en una ruta menos eficaz y cuando siguen trabajando los modelos siguientes bajo ese mismo esquema, los defectos pasan de monoplaza a monoplaza, como puede sucederle a Williams, cuyos últimos fórmulas no han sido afortunados en este campo y se han quedado rezagados, al menos hasta este momento, con respecto a los avances de Ferrari.

Cada año, los reglamentos cambian pero los tiempos de vueltas siguen bajando. Es sabido que la FIA busca, con las reglas, reducir el efecto de la carga aerodinámica modificando los tamaños y colocación de los alerones. Por ejemplo, en el 2001 los alerones se levantaron 5 centímetros y limitaron el número de aletas atrás para reducir el apoyo y la velocidad en curvas. A pesar de eso, los ingenieros consiguieron hasta un 10% más de apoyo y para el 2002, al menos en Ferrari, aprovechando que los reglamentos son casi idénticos, la ganancia fue aún mayor. Esa es la esencia abstracta de este deporte que riñe con el espectáculo: sacarles el jugo a los reglamentos, a cualquier precio y por cualquier rendija.

A estas restricciones de la FIA se agregan otras obligatorias en el diseño de un F1, como tener las ruedas descubiertas, que son un tremendo ladrillo para el avance del vehículo. Si fueran cubiertas, como los prototipos, su velocidad sería mucho mayor en las curvas y rectas y los carros resultarían bastante más reales porque tendrían algún parecido con los de calle.

Cada equipo de la F1 es un laboratorio ambulante. Se estima que para poder hacer todas las pruebas aerodinámicas que los ingenieros sugieren, se necesitarán unas 5.000 horas/año de túnel de viento, por lo cual consideran la posibilidad de tener ¡dos! túneles que trabajan simultáneamente, según cálculos del equipo Renault. De todo ese trabajo, apenas el 20% de las propuestas suelen ser eficaces y se aplican en los carros que van a las carreras.

De ahí el celo con el cual cuidan sus secretos tapando los alerones cada vez que el monoplaza se detiene y vetando la entrada a los pits. Aunque difícilmente el espionaje de componentes aislados es útil, porque hoy en día el tema de la aerodinámica es el conjunto de todo el monoplaza y no de una aleta o deflector suelto.

Los puntos clave de la aerodinámica

1 ALERÓN DELANTERO: Además de los dos planos horizontales, tiene gran cantidad de lengüetas laterales y sobre el alerón para alejar el aire de las ruedas, que son elementos perturbadores.

2 TIJERAS INFERIORES: Uno de los últimos avances es perfilar las tijeras para que no distorsionen el paso del aire. Al levantar las narices, creció la cantidad de alerón delantero debajo de la trompa y el flujo en las piezas de la suspensión aumentó.

3 DEFLECTORES LATERALES: Su papel es canalizar el aire hacia los pontones donde están los radiadores y obligarlo también a que pase por debajo del monoplaza.

4 "WINGLETS" o pequeñas aletas, con las cuales se busca carga hacia abajo, parecida a la de los alerones delantero y trasero y que ayudan a centrar el falso peso que genera sus formas. Es un truco nuevo, buscando usar una zona del monoplaza que el reglamento no controla.

5 DIFUSOR: Un túnel que va en la parte baja y trasera del monoplaza que juega el papel de "acelerador" de las moléculas de aire. Mientras más rápido salgan, porque el difusor las chupa, más vacío generan y se aumenta el apoyo. El 40% de la carga aerodinámica la da la forma del difusor inferior.

6 ALERÓN TRASERO: El reglamento solamente permite tres aletas. Esta pieza, a plena velocidad, produce una carga de hasta ¡600 kilos¡ contra el piso.

7 TOMA DE AIRE DEL MOTOR: Sin crear mucha resistencia, esta boca permite que al motor le entre todo el aire que necesita y con la velocidad, presuriza la admisión aumentando la potencia. Si un piloto es muy alto, con su casco puede reducir la cantidad de aire que llega y su motor baja de potencia por lo cual su estatura y posición de manejo se consideran en el diseño del F1.

8 PONTONES: Son un mal necesario. Sus grandes bocas crean mucha resistencia al avance y los radiadores que están adentro empeoran la situación. Además, su cara superior debe dirigir el aire hacia el alerón trasero.

9 CAPOT: Debe tener una forma muy corta y bajar rápidamente para no interferir con el flujo hacia el alerón trasero.

10 PISO PLANO: El piso es plano pero no liso porque el reglamento obliga a que tenga un tabique de madera que debe mantener ciertas medidas al final de la carrera. Esto es para que los carros no sean demasiado bajos y choquen contra el piso.

El tunel de viento

La herramienta fundamental para estudiar el comportamiento aerodinámico de cualquier monoplaza es el tunel de viento. Pero en las investigaciones que llevan a cabo los grandes fabricantes de automóviles, su prioridad no es el rendimiento sino una combinación de formas y estética con la eficacia del vehículo. En la F1, la belleza de las formas no cuenta si éstas producen más velocidad.

Un túnel de viento es una obra colosal en tamaño y costos. Se trata de un edificio que puede ocupar un par de manzanas y en cuyo centro hay una enorme turbina, de unos 5 a 7 metros (3 pisos) de altura que chupa aire de la calle y lo impulsa a unos 250 kilómetros por hora a una cámara en la cual se coloca la maqueta a escala del monoplaza - o el verdadero- pues ya los túneles son al tamaño real, como los de Ferrari y Renault La velocidad del aire es calibrada perfectamente y su temperatura y humedad se controlan con gran exactitud, con error de más o menos medio grado. El piso se mueve por debajo del monoplaza y hace girar las ruedas a la misma velocidad, como una banda rodante que camina hasta 300 kph. EL granulado de esa banda se modifica para hacerlo lo más similar al pavimento que habrá en la siguiente pista real.

El monoplaza se puede colocar en posición de frenado, aceleración, en curva, con las ruedas torcidas, cubierto por otro, etc., para estudiar todas las condiciones que encontrará en la pista. La calibración del túnel toma varios meses y el desarrollo de sus equipos de medición otro tanto, pues estos son diseñados exclusivamente para los fines que quieren averiguar los ingenieros.

Últimamente, se sabe que ya no están usando sensores físicos colocados en sitios estratégicos del carro para medir las presiones, sino una pintura sensible a la presión y que cambia de color dependiendo de la carga que recibe. Eso lo lee un espectógrafo que dice cuánto aire y qué carga hace en cada centímetro cuadrado del coche. De esta manera la medición es perfecta.

Para visualizar el paso del aire, éste se colorea y se toman fotos de alta resolución y con gran velocidad, con cámaras como las que usan para estudiar las pruebas de choque.

Los túneles de viento son zonas de alta confidencialidad a donde pocos pueden entrar.

Fuente: http://www.asturianos.net/tecno/aerodin/aerodina001.htm

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Más sobre aerodinámica:

http://www.asturianos.net/tecno/aerodin ... /index.htm
http://www.asturianos.net/tecno/aerodin ... /index.htm

¡Ojo!, no lo copio porque son escaneos, posiblemente tengan copyright.