Fuente: La Sexta TV
Narrador: Toni Cuquerella

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El flow viz no es nada nuevo y se usa desde hace años. Cuando no existían los túneles de viento, los diseñadores más perspicaces solicitaban que no se limpiara el coche después de una carrera con lluvia, para analizar los flujos de aire que recorrían la carrocería observando cómo se había ensuciado el monoplaza. El flow viz sirve para eso.

Es un polvo fluorescente en suspensión en un aceite ligero (generalmente parafina) que se aplica con pistola sobre las partes de la carrocería que se desean investigar. Cuando el coche rueda por el circuito, el líquido es extendido por el flujo de aire en la misma dirección, lo que permite estudiar el comportamiento del aire sobre la superficie (sólo la superficie, ésa es su limitación) sin errores que podrían existir en un túnel de viento mal calibrado.

Fotos: google

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El alerón trasero de un F1 produce alrededor de una tercera parte del apoyo aerodinámico total de un F1 y permite altas velocidades de paso por curva rápida, aunque en las rectas es un “lastre” que frena al monoplaza por la resistencia aerodinámica que ofrece. Lo ideal sería que el alerón hiciera su trabajo en curvas y en frenadas pero que no existiera en las rectas, algo que podrían lograr si fueran legales los alerones traseros móviles.

Que un alerón trasero sea fijo obliga a los equipos a buscar un compromiso dependiendo del circuito en el que se está compitiendo para  configurarlo de tal forma que ofrezca una buena relación entre agarre en curva y resistencia aerodinámica en las rectas para buscar ser lo más rápido posible a lo largo de toda una vuelta. ¿O eso era hasta ahora?

McLaren parece haber logrado el alerón ideal. Ofrece apoyo aerodinámico en las curvas pero no crea apoyo ni resistencia aerodinámica en las rectas, pero ¿cómo es posible?

Como podeis ver en este gráfico, cuando aumenta la velocidad del aire que pasa por debajo de un ala, el flujo de aire tiene tendencia a separarse del alerón, reduciendo su eficiencia. Si aumenta más aún la velocidad, ese flujo de aire se “rompe” del todo, entrando el alerón “en pérdida” y reduciéndose drásticamente el apoyo y la resistencia aerodinámica que crea.

Para evitar este problema, los F1 montan un flap por detrás del ala principal que permite un flujo de aire limpio para que el alerón trabaje normalmente.

La idea de McLaren ha sido la de intentar conseguir que el alerón trabaje normalmente en curva y frenada pero que entre “en pérdida” en las rectas, lo que le permite aumentar la velocidad del coche en unos 10 km/h. Para conseguirlo, el MP4-25 canaliza un flujo de aire por el interior de la aleta de tiburón que sopla por una ranura que hay en el flap del alerón trasero y que consigue que a alta velocidad éste entre “en pérdida”. Lo que parece tremendamente complicado es ajustar ese soplo para conseguir que entre en pérdida únicamente en las rectas, lo que explicaría porqué McLaren colocó varios sensores en su coche en los tests para estudiar los flujos de aire.

Más intrigante aún es un rumor que ha corrido por el paddock. Se dice que el aire que es canalizado por la aleta de tiburón hacia el alerón trasero es alimentado por la entrada de aire que “casualmente” presentaba el McLaren delante de la cabeza del piloto cuando estrenaron el nuevo paquete aerodinámico en Barcelona. Pero lo intrigante no es eso, sino que el piloto podría en las rectas manipular con la rodilla izquierda el conducto por el que circula ese aire, para conseguir que el alerón entre “en pérdida” y lograr ese extra de velocidad. Después, al llegar a la curva y comenzar a frenar, el piloto movería otra vez el pie para recuperar el downforce necesario para las curvas.

Si esto fuera cierto, cualquier acción del piloto que alterara la aerodinámica del coche entraría dentro de un vacío legal que podría originar protestas en Bahrein. Las ideas de los ingenieros siguen poniendo en aprietos a los que crean las normas…

Foto 1: Grandprix/Foto 2: F1technical/ Fuente, dibujos y foto entrada de aire: scarbsf1/ Foto sensor alrón trasero: GPUpdate

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La DCF es una herramienta informática que se emplea desde hace unos 15 años en F1, pero que ha mejorado enormemente por el vertiginoso desarrollo de los ordenadores. Un super-ordenador actual, permite realizar un trabajo 100 veces más rápido que hace diez años.

El punto de partida para utilizarlo es básicamente un dibujo CAD que muestra cómo es el coche con todo lujo de detalles. Dos personas tardan unas tres semanas en hacer el dibujo, tan minucioso que pueden quitar una rueda y ver los conductos de refrigeración de los frenos.  A partir de ahí se trata de simular el rendimiento aerodinámico del F1 para ver virtualmente como afecta cada pieza al flujo de aire.

Las formas del dibujo en CAD se dividen en millones de “celditas” triangulares y el DCF hace sus cálculos y ofrece información sobre presión, velocidad, temperatura y turbulencia del aire para cada una de esas celdas. La información sobre las temperaturas es vital para “ver” lo que sucede en la parte trasera del coche y ver cómo fluyen los gases del escape, si pasan por el alerón trasero, si podrían quemar alguna pieza… Para ello, el DCF tiene que hacer miles de millones de cálculos increíblemente complejos, y por eso es necesario un super-ordenador de unos 12 millones de euros (como el que tiene David Martín en su casa para gestionar FormulaF1). Así, pueden diseñar, por ejemplo, un alerón nuevo virtual, meterlo al ordenador y dejarlo toda la noche encendido para que a la mañana siguiente tengan todas las respuestas, haciendo unos cálculos que un ordenador normal tardaría unos cuatro meses en hacer. Este tipo de ordenadores son los que se emplean para calcular qué tiempo va a hacer, aunque estos son aún más potentes.

Y ¿qué diferencia hay entre utilizar un túnel de viento o usar la DCF? ¿Se puede diseñar un F1 sólo con la DCF? El túnel es mejor para algunas cosas y la DCF para otras, es decir, lo ideal es usar ambas, que es lo que hacen la inmensa mayoría de los equipos. La DCF ofrece una idea visual mucho mejor de cómo trabaja cada pieza y con un nivel de detalle mayor, pero necesita millones de cálculos y toda una noche para dar el resultado. El túnel de viento ofrece esa información en minutos. Por otro lado, rediseñar una pieza en DCF lleva un par de horas, mientras que fabricarla para el túnel lleva días.

Será interesante ver cómo rinde el coche “virtual” de Virgin Racing, pues el potencial de esta herramienta es muy grande, y ahorrarán un dineral al no utilizar un túnel de viento y no tener que fabricar piezas prototipo para el túnel que acaban en la basura.

Fuente: F1Racing/ Fotos: Daylife

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Una pasada a la recta, los mecánicos dan la vuelta al coche, y disparado otra vez en sentido contrario. Así una y otra vez…

Uno de los principales objetivos de estos tests es comprobar que los datos proporcionados por el túnel de viento o la dinámica computacional de fluídos (sobre la cual escribiremos un artículo en breve) son correctos, para validar las lecturas. El coche cuenta con alrededor de 200 sensores que miden cómo fluye el aire por el monoplaza, el nivel de apoyo aerodinámico o downforce, la distancia respecto al suelo, las deformaciones de los neumáticos a alta velocidad… mientras el F1 rueda a velocidad constante (normalmente entre 200 y 240km/h). Las pasadas se realizan en las dos direcciones, para hacer una media y evitar errores por el viento que pudiera soplar.

Así, además de probar diferentes componentes, como nuevos alerones, difusores, conductos de ventilación…los equipos se aseguran de que las lecturas del túnel de viento están en correlación con los datos que el coche produce en pista, para trabajar en la dirección correcta.

Foto: Grandprix

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DOWNFORCE o carga aerodinámica:

Los alerones de un F1 operan igual que las alas de un avión pero al revés. El aire fluye a diferentes velocidades por los dos lados del ala por tener que recorrer distancias diferentes y esto crea una diferencia de presión según el principio de Bernoulli. En los aviones esa diferencia de presiones produce sustentación para mantenerlo en el aire, y en un F1 produce lo contrario a la sustentación, es decir, carga aerodinámica empujándolo hacia abajo.

La carga aerodinámica es mayor cuanto mayor sea la velocidad del monoplaza y a 130 km/h la carga aerodinámica de un F1 ya es similar al propio peso del monoplaza. Este dato significa que un F1 podría rodar por un techo a velocidades superiores a los 130 km/h, adaptando lógicamente los sistemas de alimentación de combustible y aceite. A alta velocidad, el downforce llega a triplicar el peso del coche.

Así, el downforce permite a un F1 tener velocidades de paso por curva rápida de escándalo, y pasar por curvas como Eau Rouge a más de 300 km/h cuando los mejores turismos de carreras no pueden superarla a más de 150-160 km/h.

DRAG o resistencia al avance:

El precio que hay que pagar por producir downforce es el drag o resistencia al avance. Las turbulencias generadas por los alerones y las ruedas al descubierto, así como el flujo de aire necesario para refrigerar el motor y los frenos “frenan” a los F1, mucho más que a un coche de calle. A pesar de que un F1 pasa de 0 a 300 km/h en poco más de ocho segundos, su aerodinámica dificulta enormemente que los F1 puedan superar 350 km/h, al sacrificar la velocidad punta por una mayor velocidad de paso por curva rápida.

Esta alta resistencia al avance hace que cuando un F1 llega a 300km/h a una curva, sólo con levantar el pie del acelerador la deceleración sea de 1g, similar a la deceleración de un deportivo utilizando al máximo sus frenos. Cuando el F1 aplica sus frenos de carbono, la deceleración puede llegar a 5g, parando un monoplaza que rueda a 300km/h en menos de 4 segundos.

Esta temporada, la reducción del drag cobra más importancia que hasta ahora por la prohibición de repostar combustible en carrera. Al reducir la resistencia al avance el consumo de gasolina disminuye, por lo que los equipos trabajan en ello para poder comenzar las carreras con menos kilos en sus depósitos.

Una vez diseñado un F1, se varía el número de alas montadas en el alerón delantero o trasero y su perfil, para adecuarse a las necesidades de cada circuito. Así, en circuitos lentos y revirados como Mónaco se pueden ver alerones muy “cargados” con perfiles agresivos para aumentar el downforce, mientras que en circuitos de alta velocidad como Monza los coches reducen al máximo el ala para reducir la resistencia al avance y aumentar la velocidad en las largas rectas, siempre buscando la configuración más rápida a lo largo de toda la vuelta.

Fotos: Grandprix

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Fue difícil encontrar cambios visibles en el Brawn GP en Japón. Esta aleta señalada con la flecha roja era parte del nuevo pack aerodinámico estrenado en Singapur para incrementar el downforce y mejorar el flujo de aire alrededor de la sección central del monoplaza.

TOYOTA

Cualquier elemento de los coches actuales se aprovecha para mejorar la aerodinámica, como podemos ver últimamente con los conductos de refrigeración de los frenos. La flecha señala la aleta en dichos conductos delanteros del TF109, que redirigen el flujo de aire.

FORCE INDIA

En estas últimas carreras del 2009, casi todos los coches presentan actualizaciones aerodinámicas menores, aprovechando vacíos legales. Una de ellas eran estas aletas en el cockpit del Force India, diseñadas para dirigir el flujo de aire a la parte trasera del monoplaza, y que ya habíamos visto anteriormente en el Toyota.

WILLIAMS

Williams también aprovechaba en Suzuka sus conductos de refrigeración de los frenos para mejorar la aerodinámica. La pequeña aleta (flecha roja) con dos derivas laterales incrementan el downforce en el eje delantero.

Fuente y dibujos: Formula.com/Foto Toyota: Grandprix/Resto fotos: Daylife

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McLaren intentó por tercera vez introducir estos nuevos extremos del alerón delantero en Singapur, decidiéndose a última hora por no utilizarlos ni en calificación ni en carrera. Su elaborado diseño de tres partes se probó por primera vez en Valencia, luego en Spa y finalmente en Singapur. McLaren también cambió los chasis de Hamilton y Kovalainen tras la sesión del viernes y utilizó un nuevo difusor simétrico, sustituyendo el anterior asimétrico que se estrenó en Nurburgring.

RED BULL

El RB5 tenía un nuevo alerón delantero en Singapur (derecha), diferente al utilizado en Spa (izquierda). El ala inferior del extremo del alerón (1) es más ancha, reduciendo la envergadura del plano principal del alerón, y algunos elementos adicionales (2) han sido revisados. Red Bull también volvió a una nariz más ancha, en combinación con un nuevo difusor trasero.

FERRARI

No había cambios significativos en el F60, ya que los esfuerzos de Ferrari están centrados ya en el coche del 2010 que pilotará… sí, ese mismo. El dibujo muestra los nuevos conductos de ventilación de los frenos traseros, componentes que cada vez se utilizan más como elementos aerodinámicos. Tiene una entrada de aire rectangular (1), una aleta vertical (2), y el viernes a la tarde el equipo utilizó un pequeño flap en la parte superior del conducto.

BMW

En Singapur BMW Sauber estrenó una nueva generación de su alerón delantero, con un extremo de doble curvatura, sustituyendo al más simple utilizado hasta Monza (dentro del círculo). Pero los cambios en el F1.09 iban mucho más allá. La caja de cambios era nueva para poder alojar un nuevo difusor y los pontones laterales también eran nuevos. Todos los cambios juntos, dieron un gran resultado en el túnel de viento.

Fuente y dibujos: Formula1.com / Fotos: Daylife

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Renault introdujo este nuevo alerón delantero en el coche de Alonso, con nuevas formas en los extremos del alerón, como la curvatura en la parte trasera y la ranura longitudinal señalada con la flecha ya vista en el Toyota. Con esos cambios, acelera la corriente de aire y la dirige hacia fuera, permitiendole trabajar de forma más eficiente.

FERRARI

Ferrari estrenó en los entrenamientos libres del viernes, un nuevo difusor. Massa lo utilizó por la mañana y los dos pilotos por la tarde. La parte izquierda del dibujo, señalada con el 1 es la versión anterior, con un solo nervio vertical. En la parte derecha, señalada con el 2, podemos ver la nueva versión, con tres nervios para mejorar la extracción de aire.

TOYOTA

Una novedad del Toyota TF109 en Nurburgring eran estos pequeños aletines triangulares a los lados del cockpit. Su objetivo es el de reconducir el flujo de aire y evitar que incida contra el borde superior del pontón. Aunque el equipo no pudo conseguir puntuar, Jarno Trulli mostró que el coche era rápido al lograr la segunda vuelta más rápida en carrera después de la de Fernando Alonso.

MCLAREN

McLaren presentó tal número de novedades en el MP4-24 de Hamilton que se podría considerar una versión “B” del monoplaza. En Alemania se presentó con un nuevo alerón delantero, nuevos pontones, nueva cubierta de motor, nuevo suelo y el nuevo difusor trasero mostrado en el dibujo con un canal central más amplio y asimétrico. El MP4-24 mejoró alrededor de 8 décimas con el nuevo pack, que sólo estuvo disponible en el coche de Hamilton. Kovalainen sólo tenía el alerón delantero en Nurburgring.

Fotos: Autosport

Dibujos: Formula1.com

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Los cambios aerodinámicos se enfocan entonces en disminuir la anchura del alerón trasero y aumentar su altura para que el efecto de “ensuciar” el aire al monoplaza de atrás sea menor, y aumentar la anchura y disminuir la altura del alerón delantero para que el coche que circula detrás no se vea tan perjudicado por rodar en curva tras otro.

Para reducir esa “dependencia” a la carga aerodinámica se prohíben todos los apéndices aerodinámicos que dirigían el flujo de aire a las zonas que más interesara. Como novedad, aunque no sea nuevo en la F1, el alerón delantero será movil y el piloto podrá moverlo un máximo de dos veces por vuelta desde el cockpit y nunca más de 6 grados, para elegir tener más  o menos carga.

Para compensar la reducción de carga aerodinámica, los monoplazas calzarán neumáticos lisos o “slicks”, de mayor agarre por su mayor superficie de contacto con la pista. Éstos no se usan desde que se prohibieron en 1998 y de los pilotos actuales, sólo Fisichella, Trulli y Barrichello han corrido con ellos en F1.

Veremos cómo se adaptan los pilotos a los “slicks”, que probablemente beneficien a aquellos que como Alonso, Raikkonen o Kubika, nunca se han sentido muy cómodos con los Bridgestone rayados, y si éstos soportan bien el “castigo” al que pilotos como Hamilton los someten, sobre todo en frenadas, con frecuentes bloqueos. 

Los coches rodarán por tanto a ritmo parecido a años anteriores, pues la disminución de agarre aerodinámico (el que proporciona el flujo de aire que “aplasta” el coche contra el suelo) se compensará con mayor agarre mecánico (por los nuevos neumáticos) y en teoría debería permitir que los coches puedan rodar más cerca unos de otros, facilitando los adelantamientos.

Imagenes: www.todo-formula1.com y www.gpeuropa.net

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