28-05-2012, 18:36
En la F1 nada es lo que parece: El influjo del viento
Un Formula 1 es mucho más que un motor y unos neumáticos. Para que estos puedan rendir al máximo, todo un conjunto de planos, superficies y curvas, trabajan conjuntamente para dirigir, resistir o conducir la invisible fuerza del aire. Pero, ¿cuáles son los principios que moldean las formas de estos coches?
![[Imagen: acfdformula1windtunnel.jpg]](https://lh6.googleusercontent.com/-vA6xhob9MBU/TYoyDRvqqBI/AAAAAAAAAKA/e2aAzPTlU5g/acfdformula1windtunnel.jpg)
La tremenda importancia de la aerodinámica en la Formula 1 viene enfatizada por el hecho de que todos los coches pasan por una máquina muy avanzada, sofisticada y cara, el túnel de viento. De hecho es imposible concebir un monoplaza actual que no haya pasado el examen en uno de estos aparatos. De alguna manera, el túnel de viento determina el futuro de cada componente que el diseñador tenga previsto incluir en el coche. Un monumento a la excelencia que examina los esfuerzos y explica las dificultades de hacer que un F1 sea aerodinámicamente eficiente.
Para conseguirlo, los ingenieros disponen de avanzadísimas herramientas desde las técnicas de simulación de modelos, los programas de análisis de dinámica de fluidos, los túneles de viento y finalmente los circuitos, para recoger datos que tras ser interpretados generan una idea del comportamiento del paquete aerodinámico que los resultados en la pista se encargarán de sancionar.
Lo que se intenta es aprovechar es la capacidad de generar carga con las siluetas y alas que se incorporan a la carrocería de los coches. ¿Para qué? Porque esa carga hace que los neumáticos tengan mayor agarre, lo que resulta muy útil en el proceso de tomar una curva, frenado, giro y salida. Recordemos que el agarre es una función del “peso” que el neumático “ve” o percibe en su apoyo sobre el suelo. Ese agarre, por tanto se podría lograr aumentando el peso del coche, pero claro eso perjudicaría las prestaciones generales de nuestro F1. La magia aerodinámica consigue que los neumáticos “vean” mayor peso y por tanto generen mayor agarre sin perjudicar el comportamiento dinámico del coche.
Pero, siempre hay un pero, al igual que se crea la beneficiosa carga, al atravesar el aire, este genera una resistencia, que se intenta minimizar. Lo mismo que las turbulencias, ya que un aire turbulento genera menos carga que un aire “limpio”.
Como con todo lo relacionado con la F1, la evolución está a la orden del día. Hace unos años, todo se reducía a aumentar la carga aerodinámica reduciendo o al menos manteniendo controlada la resistencia aerodinámica. Pero en la actualidad, se tiene muy en cuenta, el comportamiento aerodinámico de los coches cuando mantienen un ángulo con respecto al flujo de aire, ya sea porque haya viento lateral o porque el coche se encuentre en una curva, cuando el piloto ha girado el volante rotando las ruedas delanteras y el coche balancea debido a la transferencia lateral de peso.
Hasta hace poco, los coches eran probados y desarrollados en el túnel de viento en lo que podríamos llamar “línea recta”, viéndose el efecto de la carga en la altura respecto al suelo del coche (ride height). Pero además de comprobar el comportamiento de los coches en línea recta, con un ángulo respecto al viento, en un giro y con diferentes ángulos de balanceo, también se comprueba con diferentes velocidades y cantidad de gases de escape, de forma que se corresponda con diferentes situaciones a lo largo de un circuito.
Para realizar todas estas comprobaciones y análisis, se disponen sensores a todo lo largo y ancho del coche que prestan una ayuda insustituible para recoger información. Estos sensores informan de las fuerzas que cada parte soporta, en concreto, la carga aerodinámica, la resistencia, las fuerzas laterales y los momentos de inercia. También se mide la la presión dentro y alrededor del modelo y su altura respecto al suelo.
Lo malo, es que un túnel de viento no es un entorno real. Es simulado y las herramientas disponibles evolucionan cada día. Por eso los equipos, en su mayoría, disponen de túneles de viento propios, diseñados y construidos específicamente pensando en el desarrollo de un F1. De esta forma los equipos tienen estas herramientas a su disposición las 24 horas del día. Disponiendo de mayor velocidad de viento y de carretera, si, muchos de ellos también tienen una “carretera” rodante y condiciones de temperatura, humedad y presión controladas.
Algunos tienen capacidad para ubicar en su interior modelos a escala real, pero normalmente se trabaja con modelos al 50% de su tamaño. Son más faciles de fabricar porque no se hace necesario tener presente la resistencia estructural del modelo.
Pero si el túnel de viento es la herramienta que prueba y desarrolla las diferentes piezas o el coche en su conjunto, la verdadera investigación se realiza con los sistemas de análisis de dinámica de fluidos. Programas muy sofisticados, trabajando sobre ordenadores muy potentes. En realidad se utilizan “granjas” de ordenadores interconectados mediante redes de alta velocidad que permiten simular el flujo de aire alrededor del coche de forma que solo los diseños con las mejores prestaciones son fabricados. De esta forma, el trabajo resulta más eficiente pues muchos desarrollos son desechados antes de ser fabricados y probados en los modelos de túnel de viento lo que redunda en menores costes, ya que solo los 2 o 3 mejores se fabrican y envían al túnel de viento.
Pero, antes o después, los coches terminan en un circuito y allí también el equipo de desarrollo aerodinámico tiene equipamiento y herramientas para medir el comportamiento del coche.
Una parte importante de los datos que se obtienen en el circuito, proceden de unos sensores colocados en los push-rods, que miden las fuerzas que experimentan los coches. De todas formas, verificar el comportamiento aerodinámico en el circuito no es tan sencillo como pudiera parecer, porque los circuitos tienen diferentes características. Unos exigen una configuración de máxima carga y otros como Monza piden configuraciones con baja carga aerodinámica que favorezcan las altas velocidades que un F1 puede llegar a alcanzar.
Si se trata de un circuito nuevo, se realizan simulaciones en las que se introduce el circuito en 3D y se configuran las condiciones climatológicas más probables, lo que ofrece un buen punto de partida para el reglaje. Si el equipo ya ha realizado test o ha competido, los datos recogidos servirán de punto de partida para la próxima visita.
Pero aparte de toda la sofisticada tecnología que ya de por si constituye una dificultad considerable, quizá la dificultad principal con la que se encuentran los aerodinamicistas es la casi imposibilidad de obtener resultados fiables de cada parte por separado. La realidad, es que todas las piezas trabajan en armonía e interactúan unas con otras. Las partes que más colaboran a crear carga son el ala delantera y trasera y el difusor, pero necesitan la colaboración del morro, los pontones, la carrocería superior y los aletines y chimeneas… todo debe trabajar en conjunto de forma armoniosa.
En realidad es muy sencillo obtener una gran carga del ala delantera, lo difícil es conseguirlo sin que la turbulencia causada por el ala delantera dificulte o llegue a imposibilitar el trabajo del resto de los elementos.
La labor de un buen aerodinamicista no es siempre apreciable para el ojo del aficionado no versado en la materia a pesar de que una casi imperceptible modificación de la forma aquí y allá constituye la diferencia entre un coche rápido y eficiente que responde con docilidad a los cambios o uno inconducible.
Por ejemplo los aletines situados en los laterales del ala delantera a pesar de su pequeño tamaño tienen una tarea importantísima, pues dirigen el aire que pierde el ala hacia los lados del coche, alejándolo de las ruedas. Y si esto ocurre con elementos que están claramente a la vista, como apreciar el trabajo que se realiza en el difusor, del que tan solo se ve una pequeñísima parte en la trasera del vehículo. Solo hay que tener en cuenta que si se probase un ala trasera sin el difusor, no trabajaría. Ambos elementos trabajan al unísono, uno en función del otro.
Pero si a los aerodinamicistas les molesta la presencia de las ruedas delanteras, elementos totalmente anti-aerodinámicos y generadores de turbulencia, tampoco están muy contentos con la necesidad de tener un hueco en mitad del coche con un casco que se mueve y perturba el flujo de aire. Y es importante porque tiene gran influencia sobre el trabajo del ala trasera, y más este año en que las nuevas normas han acercado el ala al centro del coche, y sobre la toma de aire del motor.
Y finalmente otra pieza que no despierta el interés del publico son los conductos de ventilación de los frenos. Como siempre hay que encontrar un buen compromiso porque es necesario proporcionar una corriente suficiente para refrigerar los frenos pero cualquier cosa que pongas va a ir en detrimento de la eficiencia aerodinámica. Y lo mismo ocurre con la refrigeración del motor. Los pontones laterales tienen que ser tan pequeños como sea posible pero permitiendo el flujo suficiente de aire hacia los radiadores.
Todo tiene su coste y por eso los ingenieros luchan por encontrar las mejores soluciones. Al final, siempre se trata de lo mismo en términos de diseño: es un gran compromiso.
Enviado por: Chip Power a Safety-Car.Net
21 de Abril de 2005
Un Formula 1 es mucho más que un motor y unos neumáticos. Para que estos puedan rendir al máximo, todo un conjunto de planos, superficies y curvas, trabajan conjuntamente para dirigir, resistir o conducir la invisible fuerza del aire. Pero, ¿cuáles son los principios que moldean las formas de estos coches?
La tremenda importancia de la aerodinámica en la Formula 1 viene enfatizada por el hecho de que todos los coches pasan por una máquina muy avanzada, sofisticada y cara, el túnel de viento. De hecho es imposible concebir un monoplaza actual que no haya pasado el examen en uno de estos aparatos. De alguna manera, el túnel de viento determina el futuro de cada componente que el diseñador tenga previsto incluir en el coche. Un monumento a la excelencia que examina los esfuerzos y explica las dificultades de hacer que un F1 sea aerodinámicamente eficiente.
Para conseguirlo, los ingenieros disponen de avanzadísimas herramientas desde las técnicas de simulación de modelos, los programas de análisis de dinámica de fluidos, los túneles de viento y finalmente los circuitos, para recoger datos que tras ser interpretados generan una idea del comportamiento del paquete aerodinámico que los resultados en la pista se encargarán de sancionar.
Lo que se intenta es aprovechar es la capacidad de generar carga con las siluetas y alas que se incorporan a la carrocería de los coches. ¿Para qué? Porque esa carga hace que los neumáticos tengan mayor agarre, lo que resulta muy útil en el proceso de tomar una curva, frenado, giro y salida. Recordemos que el agarre es una función del “peso” que el neumático “ve” o percibe en su apoyo sobre el suelo. Ese agarre, por tanto se podría lograr aumentando el peso del coche, pero claro eso perjudicaría las prestaciones generales de nuestro F1. La magia aerodinámica consigue que los neumáticos “vean” mayor peso y por tanto generen mayor agarre sin perjudicar el comportamiento dinámico del coche.
Pero, siempre hay un pero, al igual que se crea la beneficiosa carga, al atravesar el aire, este genera una resistencia, que se intenta minimizar. Lo mismo que las turbulencias, ya que un aire turbulento genera menos carga que un aire “limpio”.
Como con todo lo relacionado con la F1, la evolución está a la orden del día. Hace unos años, todo se reducía a aumentar la carga aerodinámica reduciendo o al menos manteniendo controlada la resistencia aerodinámica. Pero en la actualidad, se tiene muy en cuenta, el comportamiento aerodinámico de los coches cuando mantienen un ángulo con respecto al flujo de aire, ya sea porque haya viento lateral o porque el coche se encuentre en una curva, cuando el piloto ha girado el volante rotando las ruedas delanteras y el coche balancea debido a la transferencia lateral de peso.
Hasta hace poco, los coches eran probados y desarrollados en el túnel de viento en lo que podríamos llamar “línea recta”, viéndose el efecto de la carga en la altura respecto al suelo del coche (ride height). Pero además de comprobar el comportamiento de los coches en línea recta, con un ángulo respecto al viento, en un giro y con diferentes ángulos de balanceo, también se comprueba con diferentes velocidades y cantidad de gases de escape, de forma que se corresponda con diferentes situaciones a lo largo de un circuito.
Para realizar todas estas comprobaciones y análisis, se disponen sensores a todo lo largo y ancho del coche que prestan una ayuda insustituible para recoger información. Estos sensores informan de las fuerzas que cada parte soporta, en concreto, la carga aerodinámica, la resistencia, las fuerzas laterales y los momentos de inercia. También se mide la la presión dentro y alrededor del modelo y su altura respecto al suelo.
Lo malo, es que un túnel de viento no es un entorno real. Es simulado y las herramientas disponibles evolucionan cada día. Por eso los equipos, en su mayoría, disponen de túneles de viento propios, diseñados y construidos específicamente pensando en el desarrollo de un F1. De esta forma los equipos tienen estas herramientas a su disposición las 24 horas del día. Disponiendo de mayor velocidad de viento y de carretera, si, muchos de ellos también tienen una “carretera” rodante y condiciones de temperatura, humedad y presión controladas.
Algunos tienen capacidad para ubicar en su interior modelos a escala real, pero normalmente se trabaja con modelos al 50% de su tamaño. Son más faciles de fabricar porque no se hace necesario tener presente la resistencia estructural del modelo.
Pero si el túnel de viento es la herramienta que prueba y desarrolla las diferentes piezas o el coche en su conjunto, la verdadera investigación se realiza con los sistemas de análisis de dinámica de fluidos. Programas muy sofisticados, trabajando sobre ordenadores muy potentes. En realidad se utilizan “granjas” de ordenadores interconectados mediante redes de alta velocidad que permiten simular el flujo de aire alrededor del coche de forma que solo los diseños con las mejores prestaciones son fabricados. De esta forma, el trabajo resulta más eficiente pues muchos desarrollos son desechados antes de ser fabricados y probados en los modelos de túnel de viento lo que redunda en menores costes, ya que solo los 2 o 3 mejores se fabrican y envían al túnel de viento.
Pero, antes o después, los coches terminan en un circuito y allí también el equipo de desarrollo aerodinámico tiene equipamiento y herramientas para medir el comportamiento del coche.
Una parte importante de los datos que se obtienen en el circuito, proceden de unos sensores colocados en los push-rods, que miden las fuerzas que experimentan los coches. De todas formas, verificar el comportamiento aerodinámico en el circuito no es tan sencillo como pudiera parecer, porque los circuitos tienen diferentes características. Unos exigen una configuración de máxima carga y otros como Monza piden configuraciones con baja carga aerodinámica que favorezcan las altas velocidades que un F1 puede llegar a alcanzar.
Si se trata de un circuito nuevo, se realizan simulaciones en las que se introduce el circuito en 3D y se configuran las condiciones climatológicas más probables, lo que ofrece un buen punto de partida para el reglaje. Si el equipo ya ha realizado test o ha competido, los datos recogidos servirán de punto de partida para la próxima visita.
Pero aparte de toda la sofisticada tecnología que ya de por si constituye una dificultad considerable, quizá la dificultad principal con la que se encuentran los aerodinamicistas es la casi imposibilidad de obtener resultados fiables de cada parte por separado. La realidad, es que todas las piezas trabajan en armonía e interactúan unas con otras. Las partes que más colaboran a crear carga son el ala delantera y trasera y el difusor, pero necesitan la colaboración del morro, los pontones, la carrocería superior y los aletines y chimeneas… todo debe trabajar en conjunto de forma armoniosa.
En realidad es muy sencillo obtener una gran carga del ala delantera, lo difícil es conseguirlo sin que la turbulencia causada por el ala delantera dificulte o llegue a imposibilitar el trabajo del resto de los elementos.
La labor de un buen aerodinamicista no es siempre apreciable para el ojo del aficionado no versado en la materia a pesar de que una casi imperceptible modificación de la forma aquí y allá constituye la diferencia entre un coche rápido y eficiente que responde con docilidad a los cambios o uno inconducible.
Por ejemplo los aletines situados en los laterales del ala delantera a pesar de su pequeño tamaño tienen una tarea importantísima, pues dirigen el aire que pierde el ala hacia los lados del coche, alejándolo de las ruedas. Y si esto ocurre con elementos que están claramente a la vista, como apreciar el trabajo que se realiza en el difusor, del que tan solo se ve una pequeñísima parte en la trasera del vehículo. Solo hay que tener en cuenta que si se probase un ala trasera sin el difusor, no trabajaría. Ambos elementos trabajan al unísono, uno en función del otro.
Pero si a los aerodinamicistas les molesta la presencia de las ruedas delanteras, elementos totalmente anti-aerodinámicos y generadores de turbulencia, tampoco están muy contentos con la necesidad de tener un hueco en mitad del coche con un casco que se mueve y perturba el flujo de aire. Y es importante porque tiene gran influencia sobre el trabajo del ala trasera, y más este año en que las nuevas normas han acercado el ala al centro del coche, y sobre la toma de aire del motor.
Y finalmente otra pieza que no despierta el interés del publico son los conductos de ventilación de los frenos. Como siempre hay que encontrar un buen compromiso porque es necesario proporcionar una corriente suficiente para refrigerar los frenos pero cualquier cosa que pongas va a ir en detrimento de la eficiencia aerodinámica. Y lo mismo ocurre con la refrigeración del motor. Los pontones laterales tienen que ser tan pequeños como sea posible pero permitiendo el flujo suficiente de aire hacia los radiadores.
Todo tiene su coste y por eso los ingenieros luchan por encontrar las mejores soluciones. Al final, siempre se trata de lo mismo en términos de diseño: es un gran compromiso.
Enviado por: Chip Power a Safety-Car.Net
21 de Abril de 2005
![[Imagen: tiolavara.png]](http://2.bp.blogspot.com/_kdtPzb99cBg/S7yBbEj_bHI/AAAAAAAAALA/fah_ANf2S0A/s1600/tiolavara.png)
