A pesar de todo el dinero que los equipos invierten y las nuevas tecnologías que se van desarrollando, o precisamente por ello, la compleja aerodinámica de los actuales Fórmula 1 hace que numerosas veces los equipos sufran con la correlación de datos. A continuación trataremos de dar unas nociones básicas y sencillas sobre esta pesadilla de los departamentos aerodinámicos.

Sensores en el difusor del Ferrari F138

La correlación es una relación o conexión (no perfecta repetición) de datos que provienen de diferentes fuentes. En el caso que nos ocupa es la relación/conexión de datos entre los resultados de la Dinámica Computacional de Fluidos, el túnel de viento, las mediciones en pista, y las sensaciones del piloto. Y una de las principales dificultades que surgen es que en términos generales los cuatro entornos no se ponen en relación en el mismo momento.

La primera relación que hay que buscar y asegurar es entre los datos de la DCF y el túnel de viento. El túnel es en la mayoría de los casos de desarrollos aerodinámicos el que tiene la última palabra para decidir qué es lo que se fabrica y qué no, para probarlo en pista y decidir si se usa en carrera o no. Pero no siempre; hay aspectos aerodinámicos específicos y particulares como el efecto térmico del calor proveniente de la refrigeración del motor o los frenos, para los cuales hoy la DCF está considerada la referencia absoluta debido a las limitaciones intrínsecas de un túnel de viento.

Cuando no hay buena correlación de datos entre el túnel y la pista, solucionarlo requiere de mucho tiempo y dinero. Además hoy en día están acostumbrados a trabajar con dos túneles de viento; en el peor de los casos puede ser que los resultados de dos túneles sean completamente diferentes, lo cual supone el primer problema a resolver por los equipos. Nunca los resultados coincidirán al 100%, pero el tiempo y la experiencia ayudan a definir una estrategia robusta que ayude a gestionar el desarrollo en dos o más túneles y elegir el mejor túnel para un desarrollo específico. Si hace falta, la DCF o la pista pueden emplearse como referencia para apoyar esta decisión. Así que la sinergia entre la DCF y los túneles es un factor clave para que el desarrollo aerodinámico sea lo más exitoso posible.

Llegamos a la pista

Cuando después de este trabajo se decide fabricar una nueva pieza, llega la hora de comparar los datos de la DCF y los túneles con lo que en realidad sucede en la pista, es decir, la información que llega de todos los sofisticados sensores con los que un F1 va equipado, y la opinión del piloto. Las sensaciones del piloto pueden ser definitivas aunque su opinión no sea siempre tan científica como les gustaría a los ingenieros, pero hay que recordar que no hay, ni habrá, ningún simulador, sistema, habilidad de interpretar datos… que pueda proporcionar información sobre el comportamiento general del coche al nivel de un piloto puntero. Las sensaciones del piloto merecen toda la atención, pero siendo objetivos, necesitan una correcta interpretación por experimentados ingenieros. El piloto puede confirmar que algo funciona de acuerdo a los datos disponibles, pero si algo no lo hace habría que estudiar por qué no lo hace.

Sensores en la zona de escapes del Force India

Como os habréis dado cuenta, aún no hemos hablado de los tiempos por vuelta. Sin duda que son importantes, pero raramente es lo primero que se mira cuando se decide si un paquete aerodinámico es mejor que otro. Las condiciones cambiantes de las pistas y el estado de los neumáticos hacen que realizar un juicio en base al cronómetro sea muy difícil, e incluso peligroso. Hay que tener en cuenta que algunos desarrollos pueden producir una mejora en tiempo por vuelta de una décima o menos… Por supuesto no podemos dejar pasar la ocasión para hablar de los efectos de la enorme reducción de los test en los últimos años, y cómo ésto ha hecho avanzar las tecnologías de simulación.

Errores experimentales, limitaciones y niveles de incertidumbre

Como ya os estaréis imaginando el ejercicio de correlación de datos es mucho más complejo de lo que parece. A la hora de realizar la correlación entre los túneles y la pista hay que tener muy en cuenta que todos los experimentos tienen sus errores experimentales, limitaciones, y niveles de incertidumbre. Estos aspectos hay que tenerlos por supuesto en consideración si queremos obtener fiabilidad en los datos.

Un estudio de DCF nos dirá todo lo relacionado con las complejas características del flujo alrededor del coche (rutas de las líneas de flujo, niveles de vorticidad, recirculaciones, separaciones, aerodinámica interna, contribuciones de una pieza…) en torno a un coche virtual originado por CAD en una configuración fija, perfectamente rígido y estable, inmerso en un espacio vacío con un suelo liso y frío cuya velocidad está sincronizada con el flujo de aire, con un nivel de turbulencia logrado mediante un modelo matemático. Si el tiempo y las limitaciones de un equipo de DCF no lo impiden, también pueden tenerse en cuenta la falta de estabilidad del flujo o los efectos térmicos para mejorar el realismo. Así que podemos imaginar que la configuración calculada en DCF nunca es 100% igual a la de cualquier túnel o la pista. Algunas diferencias son toleradas en base a la experiencia.

Al mismo tiempo, el experimento en el túnel de viento, realizado con una maqueta a escala hecha a mano, informará sobre la evolución de fuerzas aerodinámicas, flujos internos y presiones mientras se cambia la posición del coche respecto al suelo (variando las alturas de los ejes delantero y trasero, la dirección, el balanceo… variables que se pueden combinar en el túnel. Pero los experimentos en el túnel implican que la física real se invierte, con un coche estacionario dentro de un tubo con aire en movimiento, a velocidad constante, y normalmente sin efectos térmicos. Inevitablemente todo es menos preciso que en el coche real, y las deformaciones de los neumáticos al girar se reproducen, pero siempre diferirán algo con la realidad o los cálculos de la DCF.

La complejidad de la realidad

En la pista, la pura realidad es muy compleja. Continuas variaciones de velocidad, aceleraciones longitudinales y laterales, deformaciones y degradación de los neumáticos, movimientos del chasis como balanceos y cabeceos, deformaciones de partes del coche según la velocidad, frenos y motor que producen calor y hay que refrigerar, superficie de la pista real con una capa de aire superficial caliente dependiendo de la temperatura de la pista, variabilidad de la pista con el tiempo, condiciones meteorológicas (sobre todo el viento), el efecto del casco del piloto en movimiento… todo se complica para calcular el apoyo (y su consistencia) y resistencia aerodinámica que el coche genera.

Con todo esto queremos decir que buscar la correcta correlación entre la DCF y el túnel con la pista, hay que establecer un «lenguaje común». De otro modo, si no se realizan todos los ensayos en condiciones similares y no se reconocen todos los errores no-evitables para tener en cuenta los efectos, todo puede convertirse en un juego de adivinanzas o en una total confrontación de datos…

Sensores en el alerón delantero del Red Bull RB8

Este es el motivo por el que los equipos suelen hacer test en recta a velocidad constante y altura de marcha controlada para estar más cerca de los datos de la DCF y el túnel, y verificar sus afirmaciones con cientos de sensores. El problemas es que esta especie de túnel de viento a escala real no puede simular el funcionamiento de la aerodinámica en frenadas y curvas, las fases más importantes… para las que el piloto deberá dar información lo más completa posible…

Conclusión

Aunque este es un tema sobre el que podría escribirse largo y tendido, en esta visión superficial ya podemos ver que el tema es enormemente complejo. El secreto es la metodología, organización e innovación. Métodos y procesos robustos deben asegurar que la comparación de datos entre diferentes ambientes está bajo control. Esto alimenta el proceso, gracias al conocimiento al que se llega sobre qué metodología tiene una correlación más fuerte para cada parte aerodinámica del coche. Un grupo de personas tiene que lidiar constantemente con estos aspectos, garantizando las correctas interacciones proactivas entre personas plenamente dedicadas a la DCF o al túnel de viento, para elevar la precisión de todas las medidas y ampliar el dominio de lo que es posible medir. La innovación significa la aplicación de cualquier tecnología que permita mejorar el realismo de la DCF y el túnel para elevar la precisión de todas las medidas.

La correlación no es algo que pueda perderse de golpe misteriosamente o mejorarse mágicamente. Los ingenieros de F1 son muy conscientes de que algunos procesos de las simulaciones no están suficientemente cerca de los resultados de análisis realizados sobre la pista, es decir, que no se entienden totalmente, por lo que identificar el proceso que falla es siempre el primer paso para resolver problemas de correlación.

fuente: gocar

16 COMENTARIOS

  1. Je, je. Este Ion, qué buenos e interesantes artículos escribes. Bueno, antes de dispararme a escribir te agradezco mucho las cosas que nos traes.

    Como muy bien dices, la correlación no es una perfecta repetición de datos o resultados. Si así fuese dejaría de ser correlación. Si la correlación entre sólo dos variables ya puede ser complicada, imaginemos lo que puede ser entre un montón de ellas… que incluso, si no en todos los casos, no es correlación lineal, ya ni te cuento. Por otra parte, el software para simulación es bastante complicado. No el software en sí mismo sino la modelación. Aun a riesgo de que me consideréis una antigualla (que sí que lo soy, un poco al menos) voy a referir algunas anécdotas al hilo del interesante tema que trata Ion.

    Hace años estuve en un curso de verano para postgrado de la UIMP. El curso era sobre simulación. Uno de los conferenciantes nos decía que le habían encargado un programa para simular el tráfico urbano en la ciudad de Barcelona. El primer problema que encontró fue carecer de datos sobre el comportamiento del conductor medio en esa ciudad… y lo curioso es que los tenía de Londres, Amsterdan, etc. pero no de esa ciudad. Esos datos, que puede parecer una simpleza disponer o no de ellos, pueden cambiar totalmente el resultado final.

    Cuando Lotus (quiero recordar que era esta escudería) comenzó a utilizar un computador, con software para obtener los reglajes del monoplaza, y estando en «los entrenamientos» de no recuerdo que GP, uno de sus drivers
    (sí recuerdo que era P. Depailler) rodaba en uno o dos segundos más que los otros. Depailler pidió al equipo que le hiciesen caso a su solicitud de cambiar la rigidez de sus muelles de suspensión (es que le contestaban que el computador decía lo que tenía que ser). Al final le hicieron caso y… los 1 o 2 segundos desaparecieron de inmediato. Sí, ya sé que no hay color de esa época a lo que hay hoy, pero… los problemas se agrandan cuando nos aproximamos a la frontera. Y esto enlaza con mi última anécdota.

    Antes, recordar,que la llamada «computación en tiempo real», en su interpretación a rajatabla no existe. En una ocasión (ya hace unos 15 años; coño qué viejo soy) hablando con un técnico en suspensión/amortiguación que le preparaba estas a los coches de una de las copas Renault, y que tenía relación con el departamento de
    competición de Michelín. Me refería este hombre que le habían comentado los de Michelín algo que les tuvo algo desconcertados. La cuestión era que en un gráfico «de ventana», y para una determinada curva, si se marcaban puntos fuera de la ventana (con la telemetría de entonces) por imposición del sr. Newton el punto fuera de la ventana significaba monoplaza fuera de la curva. Para asombro de los de Michelín, el único que marcaba puntos fuera de la ventana, sin salirse, era A. Senna. Claro es, te refieren esto y te deja pensativo… hasta que, años después, conduciendo despacio por una recta de unos 8 km, camino de casa con la compra para hacerme la comida, me acordé de la anécdota, y caí en la solución del «misterio» ¡La frontera! El sistema marcaba los puntos de Senna fuera pero no eran «realmente fuera». Claro, esto dice mucho sobre la finura de Senna… porque, al parecer, los otros drivers «punto fuera de ventana = coche fuera de la pista.

    Regresando un poco a cómo plantea Ion el asunto correlación y todo lo demás que hay alrededor de ella, intuyo que la razón de la superioridad de RB (obviando la 7ª más corta) no es porque obtengan una corrrelación más cerrada que los demás sino por buscar, y encontrar, soluciones más efectivas que las de la competencia, y tal vez algún asunto más que no tiene que ver con la correlación.

    A mi modo de ver, en la F1se está llegando a una tecnificación excesiva que diluye un tanto la parte deportiva y de conducción. En aviación tenemos las dos tendencias opuestas Boeing versus Airbús. Estos se han pasado tres pueblos en lo del Automatic Flight Control System… pero claro aquí no se trata de deporte. Hay un chiste que circula por algunas partes del mundo aeronáutico: La tripulación técnica de los aviones comerciales, en un futuro ya próximo, estará formada por el comandante y de copiloto irá un perro. La misión de este será morder la mano del comandante si es que este hace ademán de ir a tocar algún mando o panel.

    Saludos para todos… y que seáis buenos

  2. Recién regreso y me encuentro con el 2° «ABUELO AERONÁUTICO», porque el N°1 es el indiscutido «ABUELO JORGECH»
    Estimado MNS os dejo un vídeo de un vuelo de un avión no tripulado, con un aterrizaje perfecto.
    JORGECH/GIULIO BOXER. http://ingaeronautica.wordpress.com/2011/02/09/el-x-47b-nueva-aeronave-no-tripulada/ no olvidemos que el «SOFTWARE, LO REALIZA EL SER HUMANO».(responsable de los aciertos y errores del mismo).
    VIEJO AXIOMA DE LOS PIONEROS DE LA AVIACIÓN, «EL AVIÓN NO SE CAE, LO TIRAN».
    Es un tema que no me apasiona,»PASO».
    Saludos.
    BS AS.
    ARGENTINA.

  3. Muy buenos tanto el artículo como los comentarios. Tanto la aerodinámica como el CFD se basan en aproximaciones, no en exactitudes. Con lo cual es siempre erróneo por naturaleza, el tema está en saber cuanto de preciso somos. En Red Bull creo que ese margen de error es inapreciable y en Ferrari por desgracia es cuantificable. Saludos a todos.

  4. ES CIERTO INGENIERO TECHF1.
    Todo se basa en aproximaciones a una «posible realidad», es lo que desnaturaliza la F1, ya no es el piloto ni sus sensaciones, es la recopilación de datos y por supuesto su correlación con la realidad.
    La sensibilidad de un piloto ya no es parte del sistema, las proyecciones demuestran lo contrario, antes veía a un piloto bajarse del coche y modificar sus relaciones de caja, hoy resulta que en RED BULL LA 7° es mas corta. (y la relación del puente trasero también)
    ¿Y en que se basan?, en el torque del motor o en el software de encendido, estoy harto de escuchar y leer que RED BULL basa su eficiencia en una 7° mas corta, entonces el motor llega unos metros antes mas a fondo, y eso no es bueno para ningún motor.(alguien puede certificarlo, seguro que nadie)
    Aprendí en la vida que la ultima marcha se utiliza el menor tiempo posible, si se acorta la 7° por ende se acortan todos los cambios, si se alarga es al revés.
    En un futuro cercano caja de 8 velocidades, y entonces veremos las novedades, y como la utilizan,»NADIE NIEGA EL AVANCE ELECTRÓNICO», seria un ignorante que la negara¿pero hasta donde?.
    También hablan de la «FUTURA POTENCIA DEL 2014, SI EN LOS PAPELES ESPECTACULAR PERO EN LA REALIDAD VEREMOS OTRA».
    Por mas electrónica que se invente el motor es un componente mecánico, y esa realidad es irrebatible.
    Después que los ingenieros le expliquen los datos telemetricos a un piloto como mejorar una vuelta, me rió «SEÑORES, LO QUE NATURA NON DA SALAMANCA NON PRESTA».
    Saludos.

  5. Hoy en la actualidad un proveedor de motores entrega 8 motores, ¿quien garantiza que son iguales, seguro que nadie?.
    Algún fabricante facilita esa información, ninguno.
    Los datos correlativos de ambos motores en una misma carrera en un equipo son idénticos, me mojo de la risa.
    ¿Entonces como se puede certificar que potencia dispone cada piloto y a que régimen?.
    continuo.

  6. Si esos datos no son idénticos, ¿entonces como se dispone de una 7°mas corta?, en ambos coches.
    ¿Acaso el set-up son idénticos como para comparar trayectorias?, de ser así como un piloto con su ala delantera rota faltando su encausador lateral, mejora el tiempo del piloto que la tiene completa.
    ¿Cual es la explicación aerodinámica, entre lo real y lo imaginado?
    Ahora que se puede comparar, cual dato es el verdadero «ala completa o el ala con problemas».
    Si la aerodinámica es una ciencia, no hay duda.
    Saludos.
    PASO EL TEMA, NO ES DE MI AGRADO.

  7. Amigo Giulio-Boxer, pues para no ser de su agrado ha dado en el centro de la diana!! Un profesor mío me enseño que cuando algo se modifica para mejorarlo, a su vez otro componente estará empeorando. Por eso siempre hay que buscar el equilibrio. Red Bull tendrá una 7ª velocidad muy corta que en algunos momentos les venía mal, pero creo que nadie discute que el Red Bull es el mejor coche de la parrilla. El saber los fallos es lo que te hace mejorar, y Ferrari es precisamente el problema que tienen. Un abrazo.

  8. INGENIERO TECHF1 ES CORRECTO.
    Muchas veces el tratar de mejorar, crea otro problema,si fuera solo acortar la 7°, todos los que utilizan el motor RENAULT lo harían, se supone que los motores son iguales, pero ese no es el tema, hay que buscarlo en la alimentación y en la puesta a punto, el software del encendido es propiedad de RED BULL no el del motor RENAULT que es el del combustible.
    Motivos de los grandes problemas que tuvieron y solucionaron, al margen las centralitas dejaron de ser inviolables, si la electrónica avanza todos los días, la de MCLAREN MICROSOFT ES OBSOLETA, y las del 2014 están reglamentadas, pero cualquier especialista en el tema sabe como mejorar una performance.
    No los critico, pero que no piensen que uno es un gilipollas y desconoce la capacidad de quien la creo, si una
    persona inteligente entra en una combinación secreta, por favor como no «ver como es por dentro una centralita nueva y estudiarla», desconocer eso es un insulto a la mente humana.
    Un abrazo y saludos por casa cariños y besos a la niña.
    PD, FERRARI hace tiempo que esta des-actualizada, y para colmo, ven el problema y no lo solucionan, hay
    responsables en la diligencia y en la aerodinámica, lo vengo manifestando hace años, en vez de echarlo lo ascienden, veremos que pasa en el 2014, si es que no le hacen la cama a JAMES ALLISON,
    LOS CAPACES E INTELIGENTES MOLESTAN EN FERRARI.

  9. Hola Jorge, gracias por el video. Sólo advertirte que aunque no conteste a tus saludos, de forma más ámplia y no me extienda en algún tema off topic en conversación contigo, no lo hago por desinterés o desdén hacia ti (por supuesto que no) sino por respeto al staff del foro y hacia los demás foreros a los que, con razón, podría molestar el abuso del off topic.. Un abrazo. Qué curioso, en tu post # 4 escribes «… aproximación a una posible realidad…», y el título del curso que hice en la UIMP era: «La simulación, una aproximación a la realidad». Je, je, eso lo dice todo.

    Saliendo de un posible off topic me doy cuenta que en nuestros posts (empezando por el mío, y también el de techf1 ) nos salimos, a veces, de la idea primera de Ion en su artículo: La correlación en la parte aerodinámica. Y es que me parece que ahí es donde más problemas de correlación pueden presentarse. Pero, techf1 yo intuyo (sólo es eso, intuición) que el éxito de RB, en el apartado aerodinámico es más por las ideas que por encontrar una correlación más cerrada. Claro, para no alargar el post diré que estoy totalmente de acuerdo con lo que dicen Jorge y techf1 (este en su post #7).

    Pues eso, saludos para todos… y ya sabéis…

  10. Estimado MNS.
    Nunca dude del respeto y la amistad que me has brindado y me sigues dispensando, sabes muy bien que entre la electrónica y la mecánica hay una abismo, pero soy consciente del avance tecnológico, pero ese mismo avance disminuye la capacidad del ser humano, lo veo en mis nietos tanto(mis hijas) su madre o su tía son arquitectas y ellos estudian arquitectura, mi nieta se recibe en el 2014 si DIOS QUIERE y es increíble, todo se basa en un ordenador, a veces los embromo, si corto la energía eléctrica como se desenvuelven.
    Es que los jóvenes no toman un lápiz y un papel como en nuestros tiempos de hacer una lamina, hoy es copiar e imprimir, llevan sus portátiles a estudiar a la facultad, y eso quita esa chispa de inteligencia de antaño.
    ¿Sera que próximo a los 80 ya me considere un estorbo?, a veces lo pienso, pero después recapacito, si me es mas fácil ahora que al principio, copio y pego.
    Motivo de sobra de continuar participando, las virtudes naturales del ser humano todavía no fueron superadas por una maquina, ya que la maquina la diseña el hombre..
    Un gran abrazo y bienvenido tu retorno, tu chispa y esa sabiduría, no se compra en una tienda de artículos electrónicos, es un don natural.
    Saludos estimado amigo.

  11. Querras decir Ion la pesadilla de Ferrari, no la pesadilla de correlacion de datos es por no mezclar conceptos

  12. Estimado MNS, las ideas hay que hacerlas funcionar y en eso es en lo que destaca Red Bull. También es buena idea el DRS pasivo o los escapes adelantados sin embargo no han funcionado como deberían. Cierto es que a Ferrari le faltan ideas, pero es que las que tiene tampoco les funcionan. Dicen por enésima vez que llegan mejoras para Bélgica pero es que llevan tantas «mejoras» esta temporada…. veremos que sucede.
    PD: Cierto es que nos salimos a veces del «topic» pero no es esa la gracia de un blog? Que me corrijan si me equivoco por favor. Un saludo.

  13. A VECES RECORDANDO EL 2012 ME ENCUENTRO CON ESTA NOTA DEL AMIGO ION.
    http://www.formulaf1.es/20990/el-futuro-de-las-centralitas-electronicas-de-f1/ escrita por el mismo donde adelanta que la nueva centralita sera controlada en un 75% y el 25% restante queda en libertad para optimizar datos.
    ¿Entonces dudar es criticar, acaso miento, si a veces salgo del hilo de la nota, nunca lo niego, siempre lo manifiesto, pero solo de aerodinámica no se compone un coche, de ser así, haría lo mismo que el amigo Tenista y compartiría su comentario #13 yo también no entiendo nada de electrónica, por ejemplo varios temas http://es.scribd.com/doc/66842008/Tunel-del-Viento-vs-CFD o este otro de la misma pagina y los que dejo http://es.scribd.com/doc/67627355/Computational-Fluid-Dynamics-A-Practical-Approach y puedo escribir mas o subir vídeos http://www.youtube.com/watch?v=DWXhCUXKWgs la F1 para mi es pasión y me desenvuelvo en lo que entiendo, y cuando NO SE, ¡PREGUNTO!.
    Si salgo del hilo de la nota, motivo de que escriba tanto en tan poco tiempo, si llegar a 12000 puntos, me hacia sentir mal, era una falta de respeto a todos los usuarios, pero llegue y comencé nuevamente y pienso volver a superarme, con todo los defectos que tengo.
    Saludos.

  14. Ahora recordando esos viejos archivos resulta que ADRIAN NEWEY estaba equivocado, ¿porque?, el utiliza CFD, en la actualidad.
    Pero nadie recuerda sus comentarios en el 2009, es decir: LA TECNOLOGÍA AVANZO DE TAL FORMA QUE LO QUE AYER NO SERVIA, HOY ES IMPRESCINDIBLE.
    En FERRARI el tema es que hay muchas opiniones validas y ahora para SPA llevan actualizaciones anteriores descartadas, expresiones de F. ALONSO, ¿esa es la esperanza, bueno lo tomo como un comentario mas? http://autosprint.corrieredellosport.it/2013/08/09/speranze-ferrari-per-spa-e-monza/9533/ me salgo del libreto «si es cierto no lo niego, pero el comentario vale».
    Caballeros hasta aquí llegue, lamento molestarlos es mi estilo, se que no agrada, pero es lo único que aprendí,
    en el 2008 no sabia lo que era INTERNET hasta el 22/11/08 al cumplir los 75 años, no pretendan corregidme, se los pido por favor.(el 22/11/13 cumplo 80)
    Saludos,(no lo logro mi finada madre), no voy a cambiar ahora ya por ser octogenario y escribir con el dedo indice izquierdo solamente.( es el abre caminos).

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