AERODINAMICA: GENERADORES DE VORTICES

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Rake en F1



Hoy en día,[b][b] el Rake está tan extendido en la Fórmula 1[/b] que pocos se plantearían no implementarlo. Y es que ofrecen un rendimiento aerodinámico fundamental, llevando la eficiencia aerodinámica a otro nivel.[/b]
Si bien es cierto que fue [b]Adrian Newey el que inventó el rake para Red Bull[/b], ya hoy en día todos han sabido adaptarlo a sus monoplazas para aprovechar sus beneficios



¿Qué es el rake de los coches de Fórmula 1?
El concepto consiste en dar un ángulo al fondo plano del coche respecto al asfalto. Es decir, que haya una cierta [b][b]inclinación [/b]cuando el coche está estático, con la parte trasera más alta que la delantera:
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Con esto, se consiguen una serie de mejoras importantísimas, que afectan a la dinámica general del coche.
Disminución de la resistencia aerodinámica

Como probablemente sepas, la aerodinámica de cualquier vehículo de carreras intenta [b]aumentar lo máximo posible el downforce[/b], tratando de que esto no conlleve una ganancia de drag excesiva.
Es decir, el coche deberá tener la [b][b]máxima carga aerodinámica[/b] posible para poder trazar las curvas muy rápido. Pero para no comprometer la velocidad en recta, la[b] resistencia aerodinámica no debe ser demasiado alta[/b]:
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El drag o resistencia al avance es una fuerza que va en contra del movimiento del coche, por eso es tan perjudicial en rectas. Pero, ¿y en frenadas?
Cuando se frena, lo que interesa es que el coche reduzca la velocidad lo más rápido posible. Y el drag, como «empuja» el coche en sentido contrario al movimiento, es una[b] gran ayuda para frenar[/b].



Ahí entra en juego el Rake: [b]consigue disminuir el drag en recta pero lo aumenta en frenada[/b].

Para saber cómo consigue esta fantástica ventaja, hay que tener bien claro de qué depende esa resistencia aerodinámica. Y hay tres factores: [b]el coeficiente de drag, el área frontal y la densidad del aire[/b].



Mientras que el coeficiente de drag y el área frontal dependen directamente del diseño del F1, la densidad del aire es más independiente.

Aunque cambiando el flujo de aire de laminar a turbulento, por ejemplo, se reduce la densidad, pero es un tema más complejo y no conviene profundizar demasiado ahora.



Por otro lado, el [b]coeficiente de drag depende exclusivamente de la forma[/b] del objeto, pieza o coche, pero no de su tamaño. El tamaño influirá solo en el área frontal.
Ésta sería el área frontal del Ferrari SF70h:





La «magia» del rake consiste en hacer que el área frontal del monoplaza [b][b]sea menor cuando se está acelerando[/b] y mayor cuando se está frenando. O lo que es lo mismo, disminuir el drag en recta y aumentarlo en frenada.

Todo esto se consigue gracias a la transferencia de carga longitudinal. Ésta se producirá hacia atrás al acelerar y hacia adelante al frenar. Y esa inclinación/declinación es lo que se conoce como cabeceo[/b]




Ahí puedes ver claramente que el cuerpo del monoplaza está [b][b]paralelo al suelo[/b] en aceleración (área frontal mínima) y mucho más inclinado en frenada (área frontal máxima).[/b]

[b]Mejora en el coeficiente de resistencia aerodinámica[/b]
Por otra parte, hay que tener presente que el coeficiente de drag (CD) general del coche es distinto según el setup de cada circuito. Será mayor en circuitos revirados y menor en circuitos con grandes rectas

Pero gracias al rake, pueden conseguir que ese [b]coeficiente aerodinámico[/b] [b]sea menor en rectas y mayor en las zonas de frenada de un mismo circuito[/b]
Algo que se consigue gracias a que, como se modifica la inclinación del coche, los perfiles aerodinámicos del coche pueden estar más horizontales en recta que en frenada.



[b]Mejora en el rendimiento del difusor[/b]
Desde que se estandarizó el uso del difusor en la trasera de los Fórmula 1, todos lo consideran una parte fundamental para la generación de carga aerodinámica. Y su rendimiento depende en gran medida de la c[b]antidad de aire que pase por él y de las condiciones[/b] en la que lo haga.



Gracias al rake, la parte trasera del coche está más levantada que la delantera, lo que permite que «quepa» más aire por esa zona. De esta manera, el difusor podrá generar más downforce.



A esto, además, hay que sumarle que el alerón delantero está más bajo, lo que hace que haya menos espacio entre alerón y asfalto. Al tener que circular la misma cantidad de aire por debajo del alerón, pero con menos espacio, la velocidad del aire en esa zona aumenta, lo que genera una depresión y la consecuente [b]ganancia de «efecto suelo»[/b].



Sin embargo, no todo es tan positivo y tan fácil. Si se exceden en el ángulo de rake, todo el efecto suelo y la carga generada por el downforce, se perderían.
Básicamente, estaríamos hablando de que, al estar tan levantada la parte trasera, el aire se «escaparía» por los laterales del fondo plano y del difusor, quitando toda la eficiencia aerodinámica a ambos elementos.



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