Aerodinámica de un Fórmula 1 (V): Investigación

Vamos a acabar por fin la saga que empezamos con una visión general de cómo los ingenieros de las escuderías estudian y tratan de mejorar la aerodinámica de un F1. Hay que apuntar que este proceso no es para nada diferente al que se lleva a cabo para aviones, motos, turismos, trenes, o cualquier vehículo que se mueva en un fluido (como submarinos o barcos en agua).

Las herramientas de investigación son dos: el tradicional experimento puro en un túnel de viento; y los novedosos "experimentos" computacionales o simulaciones basados en códigos CFD (Computational Fluid Dynamics).

Si quieres ver un poco más a qué hace referencia cada una de ellas, continúa leyendo la extensión del artículos clickeando un poco más abajo, en "Leer Más".

CFD
Las herramientas CFD sirven para simular el comportamiento de un fluido en un dominio arbitrario dadas unas condiciones en el contorno (la velocidad del coche, la temperatura, la presión muy aguas arriba o lejos del coche). Se basan en algoritmos matemáticos que resuelven numéricamente las irresolubles analíticamente ecuaciones de Navier-Stokes que gobiernan la dinámica de fluidos (salvo casos muy muy simplificados). No vamos a ahondar más en ello, pero si a alguien le interesa puede buscar sobre el Método de los Volúmenes Finitos en los que se basan la mayoría de códigos.

Ventajas. Las ventajas de utilizar las simulaciones son evidentes: una inversión inicial muy por debajo de la necesaria para un túnel; mayor flexibilidad a la hora de realizar cualquier cambio en el modelo y, en general, mucho más económico.

Desventajas. La precisión es sin duda el aspecto más limitante de la CFD. Aunque hoy día se consiguen resultados asombrosamente cercanos a la realidad, las aproximaciones matemáticas no dejan de ser eso: aproximaciones que están intrínsecamente unidas a un error inevitable.

Experimento puro en túnel de viento
Los experimentos realizados en túnel de viento consisten en la fabricación de una maqueta del modelo que queremos evaluar en la que instalamos sensores de presión o anemómetros. Cuando el aire es proyectado contra la maqueta, estos anemómetros nos dan la indicación de la presión en ese punto, y tratando esos datos adeacuadamente podemos conocer las fuerzas que actúan sobre el coche.

Ventajas. Precisión completa. Sabemos las propiedades del aire en el punto que nos apetezca saber de forma real, sin ninguna aproximación porque las estamos midiendo directamente.

Desventajas. Del lado opuesto a la CFD, requiere una inversión en túnel de viento muy alta, además de tener que cambiar aspectos de la maqueta cada vez que queremos probar algo nuevo. En general, los ensayos requieren más horas de ingeniería que las simulaciones.

Conclusiones
Es tan necesaria una herramienta como otra. Podemos decir que la CFD se usa como primera aproximación a las mejoras en el coche, para hacer primeras pruebas, mientras que el experimento en túnel da el dictamen final sobre si de verdad es bueno o no el cambio que vamos a introducir.