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Funcionamiento del ala trasera del MP4/25

 
TOLEMAN JR.
14/03/2010 02:22

Por estos años las mayores controversias en el apartado técnico se vinculan al aspecto aerodinámico; y en esta pretemporada la cuestión no ha sido la excepción; puesto que esta vez el ala trasera del MP4/25 es el eje de tal culebrón.

Gracias a las conjeturas expuestas por algunos especialistas, así como de diversos técnicos que participan en diversos foros, se ha logrado comprender cómo funciona en líneas generales uno de los grandes artilugios de los últimos años.

En la admisión superior se ha encontrado una división que con el correr del cubremotor deriva en la "aleta de tiburón", que termina llegando a la parte posterior del ala trasera. Lo que es una considerable interacción del flujo a lo largo de todo el vehículo, pensando en que sólo mediante el exterior del auto se llegaba a esto.


Vinculado con el párrafo anterior, la toma que antecede al cockpit presentó en su momento muchas incógnitas respecto de su funcionamiento, y más tomando en cuenta las complicaciones que acarrea colocar algo de tal forma en tal ubicación, pero sobre ello se extenderá en otro momento. Pero con el correr de las semanas todo pasó a ser más claro, según se ha conocido, ambas tomas actúan en conjunto, pero con la salvedad de que la "frontal" es anulable con la rodilla del piloto, algo bastante particular y que tiene su precedente inmediato en el sistema re-estrenado el año pasado con las variaciones de ángulo en el ala frontal. Hasta aquí todo lo vinculado con el sistema que recorre el fluido para llegar al sector en cuestión.



Entrando en el campo del funcionamiento del ala posterior, se han hecho varios supuestos, como por ejemplo que el aire caliente expulsado desde los escapes interactúa de algún modo algo forzado (si se lo piensa un poco) con el que salía por tal circuito, y que la turbulencia generada hace que se gane en velocidad final puesto que el efecto del ala se vería disminuido, o que esta última mención se produciría al chocar el aire que traspasa el ala trasera con el flujo que sale por el dispositivo aquí tratado. En fin, según se tiene comprendido el verdadero fenómeno no es más que lo que se entiende como una interacción entre los conceptos de capa límite, Efecto Coanda y drag, y la disposición de diversos niveles de carga.

Al atravesar el fluido, el ala trasera produce un efecto de vacio sobre su sección posterior, incrementando el Down-Force debido a la diferencias entre las presiones que hay en cada cara del elemento en cuestión, dado que el Efecto Coanda actúa en forma muy limitada (ya que el fluido no puede seguir el contorno del perfil y "resvala"), y la capa límite se ve distorsionada (incrementándose del lado en que se produce el vacio). Pero como contrapartida (al ser los aditamentos aerodinámicos rígidos por reglamento) se pierde velocidad en recta; esto último se debe a que también se genera un grado de drag que se incrementa según el nivel de incidencia del ala trasera aumenta (suponiendo a la velocidad como una constante).


Ahora bien, si gracias a algún dispositivo se pudiera llegar a neutralizar de algún modo tal diferencia de presión, la ganancia en recta sería importante (se dice que sería en torno a 9 Km/h); y en ello los ingenieros de McLaren han dado con un ingenio que a grandes velocidades eroga aire que permite que esta diferencia de presiones disminuya, lo cual es una aplicación del Principio de Bernoulli.


Pero para evitar complicaciones en quienes quizá no tengan muy claro el concepto del suizo físico-matemático Daniel Bernoulli, se lo expondrá brevemente:


siendo:

• V = velocidad del fluido en la sección considerada.
• g = aceleración gravitatoria
• z = altura en la dirección de la gravedad desde un punto de referencia (el suelo por ejemplo).
• P = presión a lo largo de la línea de corriente.
• ρ = densidad del fluido.

Entonces, debido a que debe mantenerse constante el resultado, y puesto que tanto densidad, altura y gravedad son iguales en todo punto, las únicas variantes son la de presión y la de velocidad. Y aquí es donde entran en juego las salidas del mecanismo tratado. Las cuales (como se ve en la 2º imagen posterior a este párrafo, señalada como "línea de referencia") no son más que una subdivisión del perfil "vertical".



Como conclusión, esto no es más que una reedición del concepto de los perfiles múltiples que tuvieron su albor en los `80 y `90, puesto que para conseguir grandes ángulos de incidencia, sin que la pieza entre en pérdida (no funcione) y genere a gran cantidad de Down-Force, se construyen en varias partes y no en una. Con ello el flujo pasa entre las divisiones a alta velocidad, ayudando a mantener el flujo principal más tiempo rodeando al ala que le atraviesa, y por consiguiente se gana tanto en recta, como en curva; ya que se incrementa la acción del Efecto Coanda (cuando se está en recta), permitiendo una menor resistencia al avance. Pero tal disposición fue prohibida hace tiempo por cuestiones de seguridad.


En fin, como se ha dicho desde la F.I.A., un artilugio ante el cual debemos quitarnos el sombrero. Para quienes estén recordando la pretemporada y aquellos extraños dispositivos del equipo de Woking a lo largo de la misma, se pide paciencia, en algún tiempo se hará mención a ello.


Se agradece especialmente al Ing. Timoteo Briet Blanes por sus explicaciones, así como a Jacobo por las informaciones suministradas.

Nota: El autor queda a disposición de los lectores para aclarar cualquier punto que suscite dudas sobre lo expuesto.
 
 
 

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Comentarios (38)

 
 
 
#38
Curva130r #37,

"Exponente -1" ... ya te iba yo a dar exponente ...

No me había dado cuenta que en la respuesta a DonVito en #32 si hablas de tapar el agujero con la rodilla en las rectas. Al contrario que en #28 donde lo ponías al contrario, taponar en curva, y de ahí el motivo de mi duda.

Nada, nada, todo aclarado, es que a veces me pongo de un pijiguero que no me aguanto ni yo ...

Enhorabuena de nuevo por el curro que te has pegado, es de Matrícula de Honor, y yo, al igual que muchos otros, aprecio más estas explicaciones técnicas que cualquier otro tipo de noticia referente a la F1. Así que, por favor, no te canses y dejes de hacerlos.

Un abrazo campeón !!!!
Añadido el: 17/03/2010 - 09:51
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#37
latiguillo; recomiendo que leas el comentario en que le he respondido a DonVito.

Y por lo que de no entiendes la explicación que te di anteriormente, pues es porque me has comprendido al revés... ponle un "-1" en el exponente y listo... ... es decir, invierte el concepto... ^^ (disculpas, no pude resistirme... )

...

...aunque luego de leer el enlace que le dejé a DonVito, pues la razón parece que va por taponar en recta (al igual que lo que muestran los dibujos del enlace que apuntas), ya que en curva el dispositivo cumple la función de hacer correr aire por el interior del cockpit y "aliviar" el pasar del piloto.

Gracias por las molestias del caso.

Ja matta ne!

P.D.: Disculpas la demora, pero como expuse antes, estoy liadísimo durante la semana.
Añadido el: 16/03/2010 - 23:58
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#36
Curva130r,
En este enlace, cortesía de Miranda2, creo que me dan la razón con lo del funcionamiento del polémico agujero.

http://f1.automoto365.com/news/controller.php?lang=en&theme=default&month=3&seasonid=21&nextMode=ExclusiveNewsForm&news_id=39736

Saludos.
Añadido el: 16/03/2010 - 17:58
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#35
Curva130r #28,

Dices que:

"En cuanto al funcionamiento del dispositivo mediante la rodilla del piloto es así: funciona cuando el piloto no apoya la rodilla, pues en recta se está un poco más “relajado” que en curva, como para poder colocarse en una posición distinta. "

No entiendo muy bien el argumento, no me parece práctico que funcione por defecto, y que tenga que accionarse en curva, cuando la inercia dificulta taponar con la rodilla el agujerito, y por seguridad, lo que puuede pasar en curva rápida si dejas de taponar. ¿No sería más lógico al contrario ????

Saludos y gracias de nuevo por el fantástico artículo.
Añadido el: 15/03/2010 - 12:30
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#34
Gracias por la explicación, Curva130.

Veremos qué dice la FIA en Australia al respecto.
Añadido el: 15/03/2010 - 01:08
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#33
Genial reportaje TolemanJr, se ha entendido perfectamente! muy avispado McLaren.
Añadido el: 14/03/2010 - 20:31
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#32
DonVito; respecto de lo que cuestionas, pues creo que estamos en el mismo escalón, después de todo ninguno de nosotros tiene acceso a los planos de alguno de esos bólido (ya me gustaría a mí), así que es todo lo que puedo expresarte respecto de la admisión que antecede al cockpit. Pero por lo que entiendo, en realidad no es un botón, sino la rodilla la que da paso al aire, siendo un hueco el que se tapa llegado el momento de pasar por recta.

Por favor, sigue el enlace Imagen/Vía: ScarbsF1 (blog); allí se extiende el concepto.

Cualquier duda aquí estaré, aunque puede que tarde un tiempo en responder (tengo varias materias por cursar a lo largo de la semana).

Ja matta ne!
Añadido el: 14/03/2010 - 20:27
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#31
curva130 con tu aclaracion entendi mas sobre el tema.
Añadido el: 14/03/2010 - 20:17
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#30
Me quito el sombrero curva130r/Tolrman Jr. :ok:

Una duda me queda aún: Yo interpreto que el aire del alerón viene de la tobera superior, sobre el casco del piloto, pues no he visto diagramas que ilustren el flujo desde el morro, sólo desde arriba (el que hay aquí hace un zigzag que supongo debe influir negativamente en el drag, así que lo pongo en cuarentena). Si la rodilla activa o desactiva esa toma superior, ya no es en sí misma un dispositivo aerodinámico sino un "botón" que actúa sobre un elemento aerodinámico móvil (la tobera), ¿no?
Añadido el: 14/03/2010 - 19:12
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#29
Curva130r, gracias por tomarte el tiempo de explicar. Un 100 pa' ti. :ok:
Añadido el: 14/03/2010 - 18:39
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#28
En primera instancia; gracias a todos por las felicitaciones, comentarios e inquietudes expresadas.

Senna; es precisamente todo lo contrario… la idea es que con la inyección de aire que se produce el nivel de carga se ve disminuido, tal y como comenté para DiegoF1.

Este fenómeno lo que hace es ayudar a incrementar los límites del Efecto Coanda sobre el ala posterior, disminuyendo la capa límite, y por consiguiente disminuyendo el nivel de resistencia. Puesto que así el fluido que va por debajo de tal ala (aire lento) gana velocidad con mayor rapidez, derivando en una menor diferencia de presiones entre las caras, siendo así lo mismo que si en recta el ala se inclinase algunos grados para permitir mayor velocidad final.

Costarro; respecto de tu primer pregunta, pues la verdad es que el sistema no es de una magnitud preocupante. Como se explica en el informe, para que este proceso sea considerable el ala debería contar con varios niveles y piezas, por ello desde hace años se prohibieron; siendo 2003 el último año en que tal ala contó con más de 2 perfiles. Pero aquí lo que se ve es una subdivisión del “perfil vertical”, y no un corte absoluto del mismo; he ahí parte de la cuestión de su legalidad (aclarando que no es el primero de su tipo que es seccionado de tal modo, pero sí en tal magnitud).

Y en cuanto a la segunda consulta, el piloto no es considerado como un elemento del vehículo (xD), de ahí que ellos puedan cerrar o abrir el dispositivo con su rodilla. Francamente esto último ha sido extremo, a mi parecer.

No te preocupes que las he tomado como consultas (de todos modos gracias por aclarar). :ok:

solracuno; latiguillo te ha dado la respuesta exacta.

javto; precisamente, la idea es permitirse el lujo de tener mayor nivel de carga gracias a tal dispositivo. Recuerda las épocas de Minardi y Renault (por citar casos muy conocidos) cuando se reconocía abiertamente que solían ir algo más descargas de lo debido para no penalizar tanto en recta, lo cual hacia que sus pilotos estuvieran más propensos al error. Evidentemente, como marca Kurbmaster, la ventaja puede ser más palpable en trazados de “alto vuelo”, ya que mucho tiene que ver el ir en Mónaco o Monza (por llamar a los extremos del campeonato, no sé si me explico).

AmigoFlavio; je, jeÂ… que raro tú con el reglamento en manoÂ… 

Bien, para el primer punto que destacas, aclaro que en ninguna parte figura que exista movimiento de flexión en las partes, de hecho el proceso, hasta donde comprendo, se actúa por diferencia de presiones. Es decir que a altas velocidades el nivel de vacio (sumado al desplazamiento propio del fluido que va a través de los conductos) hace que el aire del circuito sea succionado y por consiguiente inyectado (mediante un exquisito cálculo previo) sobre el punto en que el Efecto Coanda deja de ser efectivo. El gráfico por ordenador (el antepenúltimo, realizado en SolidWorks para los interesados) ayuda a lo que destaco.

Y para el segundo punto que destacas, creo que no es un difusor, puesto que tal funciona como una tobera (en nuestro caso), es decir que aumenta la velocidad del fluido (para así disminuir la presión del mismo al pasar por el dispositivo en cuestión). Pero en el caso de McLaren, lo que se ve es como un “contra-difusor”, ya que “normaliza” la diferencia de presiones en lugar de alterarle. De momento no puedo decirte más que eso (al menos hasta el semestre entrante… ).

Gracias por pedir mi parecer; los apartados del reglamento que tratan la sección posterior son: 3.9 y 3.10; mientras que en el 3.17 se especifican las flexibilidades permitidas en cada sección del vehículo.

latiguillo; quédate tranquilo, que la diferencia de presiones no es suficiente para que el vehículo salga por los aires como le pasó a Webber en sus tiempo como piloto de resistencia. El caso de que fuesen prohibidos los múltiples perfiles en un ala era más que todo por cuestiones de velocidad en curva.

En cuanto al funcionamiento del dispositivo mediante la rodilla del piloto es así: funciona cuando el piloto no apoya la rodilla, pues en recta se está un poco más “relajado” que en curva, como para poder colocarse en una posición distinta.

pier; te doy un dato curioso: en líneas generales el aire se estaciona en un segundo tras el paso de algún vehículo (llamado para lo que pasó en la clasificación de Monza 2006).

En cuanto a eso de generar una turbulencia extra y dificultar el sobrepaso, pues a mi entender no es tan así. Verás, si se genera un mayor nivel de turbulencia, el drag (arrastre) también aumenta, lo cual es contraproducente; por ello lo que se hace más bien disminuir el salto que experimenta el fluido (en término de presiones) al volver a encontrarse con la parte del mismo del que fue separado, de esta manera si bien existe una turbulencia debida, la misma es menor.

Aprovechando la oportunidad, aclaro que el gran problema, desde mi acotado punto de vista, que tiene la F-1 para los sobrepasos no es la turbulencia en sí, sino las dimensiones y disposiciones que se presentan en el ala frontal; hace tiempo que tengo en carpeta exponer algo sobre ello, pero de momento no me es factible explicarlo de modo debido.

Si hay algo que no queda claro no tengáis reparos en volver a formular vuestras consultas, la idea es evacuarles. Quedo a vuestra disposición.

Ja matta kondo!
Añadido el: 14/03/2010 - 18:28
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#27
Gracias por la explicación Tleman Jr., me aclara algunas dudas y ahora me inclina a pensar que por lograrse menor vacío a la salida del alerón trasero también disminuirá el efecto succión que aprovecharía quien viene detrás con intención de rebasar por lo que también representará una ventaja. Sin embargo si no me equivoco también va contra el reglamento pues se formará una mayor turbulencia en la estela que deja el auto a altas velocidades.

Saludos desde este lado del planeta
Añadido el: 14/03/2010 - 12:37
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#26
Menos mal que tienen ese artilugio, si no hamilton ni hubiese entrao en la q3
Añadido el: 14/03/2010 - 12:06
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#25
solracuno #21,

Al contrario, al menos en las rectas, al tener menos Down Force, el desgaste será menor, lo mismo que el consumo de combustible.

El problema, como se cita también en este magnífico artículo, viene de la mano de la seguridad, 2thesound ya lo ha reiterado en varias ocasiones. El peligro es doble, el coche en rectas no va pegado al suelo, y la probabilidad de que, ante cualquier incidente, salga volando, es mucho mayor. Además, si en una curva rápida, el piloto (aquí me imagino a Hamilton, no sé por qué .... ) se olvida de quitar la rodilla, o la apoya por error, perderá el agarre y se saldrá.

Me parece otra piFIA, lo mismo que los dobles difusores. Van en contra del espíritu de la normativa.

Saludos a todos y gracias por el fantástico artículo.
Añadido el: 14/03/2010 - 11:25
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#24
Magnífica la explicación técnica, Toleman Jr.

Pero me gustaría que nos ampliaras la explicación reglamentaria. Tal y como has explicado el sistema yo le veo dos problemas de ajuste al reglamento:

1.- El alerón trasero, de alguna manera, flexa para dejar pasar ese mínimo flujo de aire a alta velocidad. Pero los alerones flexibles están prohibidos por el reglamento de la F1.

2.- Esa canalización que explicas del flujo superior del monoplaza, tomada desde la chimenea y la trompa, es un difusor en toda regla. Pero los difusores sólo se permiten con salida desde el suelo del monoplaza y hasta una altura máxima, que en este caso se excede.

Veremos qué dice la FIA al respecto, pero me gustaría saber tu opinión.
Añadido el: 14/03/2010 - 11:17
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