Aerodinámica IV: Difusores

El difusor es un elemento que se encuentra al final del fondo plano y es una de las partes que genera más carga aerodinámica sin provocar mucha resistencia, porque el fondo de un F1 genera la mitad del apoyo y no refrena al coche en recta en absoluto. El suelo de estos monoplazas es el que genera toda la carga pero el difusor hace que el aire pase más rápido y reduce la presión por debajo del coche lo que hace que se pegue al suelo.

Volumen

Este es un aspecto a tener en cuenta porque cuanto mayor sea el volumen mayor carga o apoyo aerodinámico podrá crear. Actualmente la normativa indica que este debe medir un metro de ancho, 35 cm de largo y 12,5 de alto, siendo de un tamaño pequeño comparándolo con otros.

Nervios

La baja presión puede perderse con facilidad, sobre todo, si entra aire de un lateral en una curva..., por eso los equipos deciden colocar nervios creando así compartimentos para poder asegurarse de que se consiguen correctamente estas bajas presiones.

Borde de ataque

El apoyo aerodinámico en realidad se crea en dos puntos que se encuentran delante de él, en los que el aire fluye con mayor velocidad lo que crea menor presión y por lo tanto apoyo, estos son: el borde de ataque del fondo plano, en la parte delantera de los pontones y el borde de ataque del difusor que se encuentra en el borde entre el fondo plano y el difusor. El borde de ataque del fondo genera downforce en la parte delantera por lo que con el difusor no solo estamos creando apoyo en la trasera si no que también en la delantera.

Borde de salida

Con el volumen del difusor tan limitado por la normativa técnica, los equipos buscan la manera de hacerlo trabajar como si tuviera un volumen mayor. Esto se logra colocando ‘Gurney flaps’ en el borde de salida del difusor. Actuando como alas, empujan hacia arriba el aire que pasa sobre el difusor, reduciendo aún más la presión detrás del difusor, lo que ayuda a extraer el aire de debajo del piso.

Agujero para arrancar el motor
Desde que se prohibieron los dobles difusores, la única abertura permitida en el fondo plano es un agujero para introducir el eje del arrancador para poder arrancar el motor. Al igual que un alerón tiene varios elementos para poder tener más angulo de incidencia sin que entre en pérdida, los diseñadores crean una ranura ancha para que aire que pasa sobre el suelo se introduzca en el difusor. Algunos incluso crean conductos para dirigir específicamente el aire a la ranura.

Aerodinámica III: Alerones y pontones

Los alerones y los pontones son los componentes aerodinámicos de los monoplazas más conocidos y más bonitos para los afeccionados a este deporte pero estos no sólo cumplen una función estética si no que estos tienen que hacer que el coche se pegue lo máximo al suelo y reducir al máximo también el DRAG o resistencia aerodinámica de los vehículos. Existen dos alerones o alas, una delantera y otra trasera y hay dos pontones, uno a cada lado del coche.

Alerón Delantero

Este año la FIA ha cambiado la normativa y estos deben medir 1650 mm de ancho por respecto a los 1800 mm del año pasado. Esto provoca que los alerones no lleguen hasta la punta de la parte exterior de las ruedas y provoca que los equipos tengan que decidir a donde enviarán el aire, por la parte interior de las ruedas o por la exterior. el alerón debe comenzar a tan solo 525 mm del suelo, 100 menos que el año anterior, que hace que los monoplazas no sean tan agradables a la vista y que se tengan que elegir diferentes tipos de alerones para cumplir la normativa. Estos son:  morro de alien, morro con escalón o morro de morsa. Su parte lateral mide aproximadamente 50 cm de ancho.

La función de este elemento es crear apoyo aerodinámico en la parte delantera del coche, crea el 25% del apoyo total en un F1. Su forma de ala de avión invertida hace que el aire pase mucho más rápido por debajo de él y crea una baja presión que hace empujar al coche contra la pista. Para mantener separada la alta presión por encima del alerón de la baja presión de debajo, se colocan derivas laterales que ayudan a sellarlo. Cada vez las formas que se encuentran en la parte superior son más complejas para dirigir mucho mejor el aire hacia la zona deseada.Podemos diferenciar varias partes:

• Sección central: esta es la parte central del alerón que mide 50 cm y que es neutra, es decir, no ofrece ningún apoyo aerodinámico, lo que permite que sea más fácil adelantar.
• Flaps: son unos elementos colocados sobre las derivas laterales que antes se utilizaban generalmente para aumentar la carga aerodinámica pero actualmente se utilizan más para desviar el flujo de aire hacia una zona deseada.
• Derivas laterales: se utilizan para sellar las presiones, es decir para que las altas presiones se sitúen por encima del alerón y las bajas por debajo y no se mezclen.

Alerón Trasero

La FI también ha realizado cambios en el alerón trasero. este ahora pasa de medir 220 mm de alto a medir 200 mm, además de eliminar el Beam Wing, la parte inferior del alerón, situada sobre la caja de cambios que ofrecía un gran apoyo aerodinámico en la parte trasera. Esta fue sustituida por dos pilares centrales que deberán sujetar el escape en su posición. El alerón mide 75 cm de ancho y se diferencian dos planos, el plano principal y el flap.

El alerón trasero es uno de los elementos aerodinámicos más importantes porque es el que logra que la parte trasera se pegue más al suelo, la parte en la que está la tracción de un F1. Este genera el 25% del apoyo total de un F1, además de la mitad del apoyo aerodinámico que tienen las ruedas traseras ya que la otra mitad lo crea el difusor. Pero este a pesar de generar mucho downforce, también crea mucho DRAG o resistencia aerodinámica. Podemos diferenciar unas pocas partes importantes:

• Branquias: son unos orificios en las derivas laterales del alerón que intentan reducir la resistencia aerodinámica e intentar eliminar vórtices de aire que se crean debido a la diferencia entre las bajas presiones que circular por debajo del alerón y a las altas que circulan por encima de este.
• Derivas laterales: son dos elementos que unen el alerón con el monoplaza, estas tienen que soportar toda la carga generada sobre el alerón.
• DRS o Drag Reduction System: es un sistema desarrollado en el año 2011 que permite reducir la carga aerodinámica y así ganar mucha velocidad punta. Este funciona mediante un actuador hidráulico que mueve el flap desde su posición normal (cerrada) hasta una mayor altura lo que permite dejar un hueco entre el plano principal y el flap por el que pasa el aire.

Pontones

Los pontones son las partes que se encuentran a ambos lados del monoplaza que se extienden desde el cockpit hasta casi las ruedas traseras. Estas son las que dan más anchura a estos monoplazas, los ingenieros desearían quitarlos porque generan mucha resistencia aerodinámica pero son esenciales para la refrigeración del motor del coche, para reducir este DRAG, los intentan hacer lo más pequeños posibles. Este año estos son más grandes porque necesitan más refrigeración estas motorizaciones y todos sus componentes.

Su diseño es como un ala de avión invertida, estos nunca son rectos, adoptan una curvatura poco pronunciada y exponencial para que el aire circule pegado a ellos y llegue el máximo a la parte superior de los difusores.

Aerodinámica II: Fondo Plano y Efecto Suelo

Cuál es la parte aerodinámica más importante de un Fórmula 1?

Cualquier afeccionado a este deporte respondería: los alerones o alas, el difusor, los pontones o otras muchas partes con las que cuenta uno de estos monoplazas. La realidad es que probablemente la parte más importante en la aerodinámica de uno de estos bólidos es algo que no se ve, que está "escondido" debajo de todas esas formas estilizadas, estamos hablando del Fondo Plano.

Fondo Plano

Este elemento está creado como una única pieza de fibra de carbono y debe ser plano, no puede tener ninguna forma de ala invertida o similar. Este es fundamental para hacer que el coche se pegue al suelo haciendo que el aire pase el menos tiempo posible por debajo del monoplaza, lo que se intenta es que pase el mínimo posible y que se vaya hacia los lados. Actualmente, el fondo plano se encuentra casi tocando el suelo en su parte más delantera y está inclinado hacia arriba porque así pueden aprovechar el aire para crear carga aerodinámica que sería imposible si estuviese totalmente recto. Este debe pasar unos rigurosos controles de flexibilidad, sobre todo en la parte delantera.

Este no solo cumple la función de dirigir y controlar el paso del aire por debajo del coche, también actúa como soporte para cableado, conexiones, radiadores y otros componentes electrónicos.

Podemos diferenciar varias partes:

• Fondo Escalonado: la superficie que se encuentra más cerca del suelo (exceptuando el patín), que impide que se pierda totalmente el "efecto suelo" cuando el fondo toca totalmente la pista. Esta es una cesta que recorre todo el suelo del monoplaza desde la parte trasera de las ruedas delanteras hasta el final del fondo plano. Debe medir entre 30 cm y 50 cm de ancho y 5 cm de alto.
• Patín: es una pieza de madera laminada de haya colocada por debajo del fondo escalonado. Este hace que los equipos no hagan rodar a sus coches muy cerca del suelo mirando el desgaste de unas piezas colocadas en este de titanio y si están muy dañadas descalifican al piloto.
• Splitter: es la prolongación del fondo escalonado desde el fondo del coche hasta las ruedas delanteras, este es un elemento aerodinámico muy importante ya que se usa para dirigir el aire hacia los lados o hacia el suelo. Últimamente se están realizando muchas pruebas de flexibilidad para evitar que al subir este pueda bajar el alerón delantero y así cobrar ventaja.
• El difusor es el último elemento pero ya dedicaré otra entrada a este.

El Efecto Suelo

El llamado efecto suelo es un fenómeno aerodinámico que permite que el coche se pegue como una lapa al suelo cuando se encuentra cerca de esta superficie. Este se conseguía en los años 70 y 80 en la Fórmula 1 ya que creaban dos túneles en el fondo del coche, no había fondo plano, permitiendo que el aire pasase a través de ellos hasta un difusor en la parte trasera del coche. Esto provocaba, aunque parezca mentira que se pegase al suelo. Esto se puede demostrar cogiendo un trozo de papel y hacer como un túnel de poca altura y soplando a través de él. Esto se puede explicar mediante el Efecto Venturi: las partículas de un fluido que pasan a través de un estrechamiento aumentan su velocidad por lo que diminuye la presión, diminuye la presión del aire que pasa por debajo del coche, por eso se puede pegar este. Fue desarrollado a finales de los 70 por parte de A. Balbás, un ingeniero que trabajaba en el equipo Lotus.


Este fenómeno hace que el coche pueda circular a una alta velocidad por las curvas sin descontrolarse pero crea una gran fuerza lateral, la fuerza G, que con el paso del tiempo y con el aumento de velocidad de los Fórmula 1 podía provocar lesiones en los cuerpos de los pilotos. Por último este era un sistema peligroso porque si los monoplazas cogían algún bache y el fondo del coche se despegaba del suelo provocaba una pérdida de control y un posible vuelco o vuelo.

Finalmente la FIA decidió prohibir el Efecto Suelo en 1988 por los peligros que acarreaba utilizarlo.

Aerodinámica I: Conceptos generales

¿Qué es la aerodinámica?

La aerodinámica es la rama de la mecánica de fluidos que estudia el movimiento del aire y de otros fluidos gaseosos además de las fuerzas que actúan sobre los cuerpos que se mueven en dichos fluidos. Por ejemplo un Fórmula 1 en movimiento atravesando el aire en una recta de un circuito. La presencia de un cuerpo en un fluido gaseoso varía las presiones y velocidades de las partículas del fluido creando fuerzas de sustentación y de resistencia. La variación de una de estas magnitudes modifica a la otra de forma opuesta.

Teorema de Bernoulli

Fue formulado en 1738 por el matemático y físico Daniel Bernoulli y enuncia que se produce una disminución de la presión de un fluido (líquido o gas) en movimiento cuando aumenta su velocidad. El teorema afirma que la energía total de un sistema de fluidos con flujo uniforme permanece constante a lo largo de la trayectoria de flujo. Puede demostrarse que, como consecuencia de ello, el aumento de velocidad del fluido debe verse compensado por una disminución de su presión.

Sustentación

Es la fuerza aplicada sobre un cuerpo que se desplaza a través de un fluído de dirección perpendicular a la velocidad de la corriente incidente. La sustentación producida por un cuerpo es directamente proporcional al área total expuesta a ese flujo y al cuadrado de la velocidad del flujo que incide sobre el ala. También es proporcional a la inclinación del ángulo de ataque del eje de la superficie de sustentación con respecto al de la corriente del aire.

La sustentación negativa es la llamada carga aerodinámica que hace que el coche se pegue al suelo y sea más fácil de pilotar ya que va a ser mucho más estable.

Resistencia

Es la fuerza que sufre un cuerpo al moverse a través del aire y en particular al componente de esa fuerza en la dirección de la velocidad relativa del cuerpo respecto del medio. La resistencia tiene el sentido opuesto al de dicha velocidad por lo que se dice que ella es la fuerza que opone al avance de un cuerpo a través del aire.

Factores de la resistencia aerodinámica en los automóviles:

• Los bajos carenados son una solución muy efectiva para reducir esta resistencia pero a la vez son muy poco utilizados.
• La cantidad de superficie que se enfrenta al viento es junto con el coeficiente aerodinámico los dos factores que determinan la resistencia aerodinámica final.
• Son más importantes factores como la inclinación de los parabrisas que formas espectaculares.

Perfil Aerodinámico

Un cuerpo que posee una forma tal que permite aprovechar al máximo las fuerzas originadas por las variaciones de velocidades y presiones de una corriente de aire se denomina perfil aerodinámico.

Carrera GP Italia 2014

Hoy a las 14:00 se ha disputado el GP de Italia de Fórmula 1 en el circuito de Monza. Una carrera apasionante plagada de persecuciones, grupos de cuatro o cinco pilotos y muchos adelantamientos a final de recta en las diferentes variantes.

La salida no fue accidentada para nada, Lewis Hamilton salió mal y perdió tres posiciones, mientras tanto Rosberg se colocaba líder y comenzaba a tirar. Magnussen, que realizó una salida buenísima se ponía segundo y detrás de él Massa. En la salida decepcionó sobre todo Bottas que cayó hasta la 10ª plaza. Mientras tanto Fernando Alonso ganaba la posición con Valtteri pero la perdía con Vettel y con Checo Pérez al que pasaría unas curvas más tarde. El líder abría una ventaja de 3 segundos sobre Magnussen que fue adelantado por Massa y Hamilton en la vuelta 5 porque si continuaban detrás de él perderían mucho más tiempo. Mientras tanto por detrás Fernando intentaba pasar a Button pero no podía y Bottas y Raikkonen rebasaban a Hulkenberg. En la vuelta 10 Nico Rosberg comete un error gravísimo, se pasa de frenada en la Variante del Rettifilio lo que hace que sus perseguidores se acerquen 1,6 segundos a él. En esa misma curva y en la misma vuelta Lewis adelanta a Massa y se lanza a por su compañero de equipo. En la vuelta 17 Bottas que venía remontando adelanta a Fernando con su alta velocidad punta y en la vuelta siguiente también supera a Button lo que le coloca 6º. 

En la vuelta 19 se abre la veda para entrar en pit lane y el primero es el mismísimo Vettel, una vuelta más tarde lo hacen Pérez y Hulkenberg. En la vuelta 21 Ferrari mueve a sus mecánicos y Raikkonen realiza su pit stop, en esa misma vuelta Bottas es capaz de colocarse por delante de Magnussen y es ya 4º. En la vuelta 23 Fernando y Magnussen realizan su parada y el español sale por detrás de Vettel y Pérez, al siguiente giro para Button que también lo hace delante de Alonso. Ya en la vuelta 25 paran Rosberg y Bottas; Hamilton empuja para a la siguiente vuelta realizar su pit stop, cuando todo esto ocurre, Nico continúa líder y Hamilton persiguiéndolo. El último piloto que paró para cambiar los duros fue Ricciardo que se vería beneficiado al final, ya que lo hizo en la vuelta 28.

 Durante estas vueltas Fernando no tenía suficiente velocidad punta lo que lo hacía perder mucho tiempo e incluso se ve adelantado por Kimi Raikkonen, se veía obligado a abandonar por un problema en el ERS, posteriormente dijo a los medios que no tenía temperatura o falta de agua pero no sabía muy bien, lo que conocía perfectamente era el hecho de abandonar para evitar la rotura de estas dos unidades.Esto sucedía en la vuelta 30, la misma en la que se coló Rosberg por segunda vez y perdía la plaza con Hamilton y se iría hacia atrás y no cambiarían estas dos posiciones hasta el final de carrera.

Entonces lo que era interesante era la lucha por detrás en el grupo de Vettel, Magnussen, Button, Pérez y Bottas. El finlandés remontó hasta la 4ª plaza que nadie se la quitaría pero entonces comenzó una lucha entre Sergio Pérez y Button que se decantó finalmente por el Mexicano. Magnussen sería penalizado con 5 segundos por echar de la pista a Valtteri cuando lo intentaba adelantar. Más atrás Ricciardo adelantaba a Raikkonen e iba hacia adelante hasta que en la vuelta 42 al grupo de 4 ya que Bottas se había marchado. Se beneficia de la lucha entre Pérez y Button y los supera, hace lo suyo con Magnussen y se va en busca de Vettel. A cuatro vueltas del final, el alemán se ve superado por su compañero de equipo lo que seguro que no le gustó nada. La lucha seguía entre Magnussen, Pérez y Button pero se acercaban Raikkonen y Kvyat pero el joven piloto ruso que había remontado 10 posiciones se pasa de frenada en la última vuelta y no puede pelear por las posiciones de puntos.

Finalmente Hamilton pasa la línea de meta, a tres segundos lo hace su compañero Nico Rosberg y en tercera plaza cruza Massa, que no se subía al podio desde el GP de España del año pasado. Mercedes consigue un nuevo doblete y parece que hay una pequeña tregua entre los pilotos de este equipo.

Pos	Piloto	Equipo	Laps	Tiempo	Parrilla	Pts
1	Lewis Hamilton	Mercedes	53	1:19:10.236	1	25
2	Nico Rosberg	Mercedes	53	+3.1 secs	2	18
3	Felipe Massa	Williams-Mercedes	53	+25.0 secs	4	15
4	Valtteri Bottas	Williams-Mercedes	53	+40.7 secs	3	12
5	Daniel Ricciardo	Red Bull Racing-Renault	53	+50.3 secs	9	10
6	Sebastian Vettel	Red Bull Racing-Renault	53	+59.9 secs	8	8
7	Sergio Perez	Force India-Mercedes	53	+62.5 secs	10	6
8	Jenson Button	McLaren-Mercedes	53	+63.0 secs	6	4
9	Kimi Räikkönen	Ferrari	53	+63.5 secs	11	2
10	Kevin Magnussen	McLaren-Mercedes	53	+66.1 secs	5	1
11	Daniil Kvyat	STR-Renault	53	+71.1 secs	21
12	Nico Hulkenberg	Force India-Mercedes	53	+72.6 secs	13
13	Jean-Eric Vergne	STR-Renault	53	+73.0 secs	12
14	Pastor Maldonado	Lotus-Renault	52	+1 Lap	16
15	Adrian Sutil	Sauber-Ferrari	52	+1 Lap	14
16	Romain Grosjean	Lotus-Renault	52	+1 Lap	17
17	Kamui Kobayashi	Caterham-Renault	52	+1 Lap	18
18	Jules Bianchi	Marussia-Ferrari	52	+1 Lap	19
19	Esteban Gutierrez	Sauber-Ferrari	51	+2 Laps	15
20	Marcus Ericsson	Caterham-Renault	51	+2 Laps	22
Ret	Fernando Alonso	Ferrari	28	+25 Laps	7
Ret	Max Chilton	Marussia-Ferrari	5	Accident	20

Calificación GP Italia 2014

Hoy se ha disputado la calificación del GP de Italia en Monza, en la que se cumplieron todos los pronósticos, los monoplazas con motor Mercedes rinden mucho mejor que los otros vehículos motorizados por Renault o Ferrari. Así lo indica la tabla de tiempos con 6 coches cuya montura es la marca de la estrella encabezando la parrilla.

Arrancaba la Q1 con casi todos los monoplazas rodando con los neumáticos duros excepto los Caterham. Con este neumático lideró el británico Lewis Hamilton con su Mercedes por delante de su compañero Nico Rosberg. Todos los equipos punteros pudieron pasar el corte sin necesidad de utilizar el neumático blando. Los eliminados fueron Maldonado, Grosjean, Kobayashi, Bianchi, Chilton y Ericsson.

En la Q2 ya todos montarían el neumático blando desde la primera vuelta para intentar acceder a la Q3, los pilotos de Force India, Sauber y Toro Rosso tendrían un juego de neumáticos menos porque ya usaron uno en la ronda anterior. Todo discurrió con normalidad, los Mercedes en cabeza, por detrás los Williams y en 5ª plaza se encontraba el Ferrari de Fernando Alonso peleando contra estos motores alemanes. Además pasarían los dos McLaren, los dos Red Bull y Checo Pérez. La sorpresa de esta ronda fue la eliminación de Kimi Raikkonen que cometió un error en su vuelta buena y se salió con la rueda trasera en la Variante della Roggia y en su segundo intento con los mismos neumáticos no pudo mejorar.

La Q3 era el intento definitivo para conseguir una buena plaza para la parrilla de mañana, en esta Hamilton no decepcionó, a pesar de no hacer un buen primer sector hizo un primer intento estratosférico y aventajó en más de 0,4 segundos a su compañero de equipo. Por detrás de estos se encontraban Bottas y Massa al acecho y en la 5ª y 6ª posición Button y Vettel. Fernando Alonso continuaba pegándose con el coche para sólo llegar a la 7ª plaza. En el segundo intento Lewis no mejoró pero el tiempo conseguido por Rosberg no era suficiente para llevarse la victoria, lo que proporcionaba al inglés la primera pole desde el GP de Cataluña. Fernando escaló hasta la 6ª plaza pero Kevin Magnussen mejoró y se colocó 5º lo que lo relegó a la 7ª posición otra vez. A su lado saldrá Sebastian Vettel y justo por detrás de él lo hará Dani Ricciardo.

Pos	Piloto	Equipo	Q1	Q2	Q3
1	Lewis Hamilton	Mercedes	1:25.363	1:24.560	1:24.109
2	Nico Rosberg	Mercedes	1:25.493	1:24.600	1:24.383
3	Valtteri Bottas	Williams-Mercedes	1:26.012	1:24.858	1:24.697
4	Felipe Massa	Williams-Mercedes	1:25.528	1:25.046	1:24.865
5	Kevin Magnussen	McLaren-Mercedes	1:26.337	1:25.973	1:25.314
6	Jenson Button	McLaren-Mercedes	1:26.328	1:25.630	1:25.379
7	Fernando Alonso	Ferrari	1:26.514	1:25.525	1:25.430
8	Sebastian Vettel	Red Bull Racing-Renault	1:26.631	1:25.769	1:25.436
9	Daniel Ricciardo	Red Bull Racing-Renault	1:26.721	1:25.946	1:25.709
10	Sergio Perez	Force India-Mercedes	1:26.569	1:25.863	1:25.944
11	Daniil Kvyat	STR-Renault	1:26.261	1:26.070
12	Kimi Räikkönen	Ferrari	1:26.689	1:26.110
13	Jean-Eric Vergne	STR-Renault	1:26.140	1:26.157
14	Nico Hulkenberg	Force India-Mercedes	1:26.371	1:26.279
15	Adrian Sutil	Sauber-Ferrari	1:27.034	1:26.588
16	Esteban Gutierrez	Sauber-Ferrari	1:26.999	1:26.692
17	Pastor Maldonado	Lotus-Renault	1:27.520
18	Romain Grosjean	Lotus-Renault	1:27.632
19	Kamui Kobayashi	Caterham-Renault	1:27.671
20	Jules Bianchi	Marussia-Ferrari	1:27.738
21	Max Chilton	Marussia-Ferrari	1:28.247
22	Marcus Ericsson	Caterham-Renault	1:28.562