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TÉCNICA

La aerodinámica impide el espectáculo

 
ROGER FARRARONS
18/09/2010 01:32

La Fórmula 1 se considera la categoría reina del motor porque es dónde hay la tecnología más avanzada, las últimas innovaciones, el desarrollo constante, la historia… Pero todo eso no es suficiente para dar el espectáculo que se espera de ella. Básicamente me refiero a la falta de adelantamientos que todos los aficionados echamos de menos.

En este artículo vamos a intentar ponernos en el papel de los ingenieros de la FIA, buscaremos y analizaremos el porqué de esta falta de espectáculo. Vamos a estudiar la aerodinámica de los monoplazas que influye en éste aspecto de forma muy cualitativa y sin entrar en detalles. El objetivo es dar una visión clara y simple de lo que pasa.

Una de las características más bonitas de la aerodinámica de Fórmula 1 es que a primera vista no hay nada, no vemos nada, sólo el monoplaza. ¿Y la downforce donde está?, y ¿los alerones para qué sirven?, ¿qué hacen? Para responder éstas preguntas vamos a hacer visible lo invisible: el aire.


Si tuviera que escoger uno de los elementos aerodinámicos más importantes de un Fórmula 1 sería el alerón delantero. A continuación cito tres cosas importantes sobre él para razonar mi elección:

- Es la primera parte del coche en entrar en contacto con el aire.
- Distribuye el aire por las diferentes partes del coche.
- Crea una cantidad importante de downforce.

Las dos últimas características son muy importantes y cualquier alerón delantero que se precie debería cumplirlas a la perfección. Que cumpla éstas dos funciones no sólo dependerá del diseño sino también del carácter del flujo de aire por el que se moverá. Cuando se diseña cualquier parte aerodinámica del coche, se supone una corriente libre del aire con un flujo laminar. Antes de continuar vamos a definir que es un flujo laminar y también un flujo turbulento.

Flujo laminar: Es aquel en el que las partículas se desplazan en capas o láminas de manera ordenada y regular siguiendo una trayectoria bien definida.

Flujo turbulento: Este se produce cuando las partículas se desplazan de manera desordenada e irregular. Se suelen crear vórtices.

Pues bien, debemos saber que el aire sólo circulará pegado a una superficie cuando se mueva en condiciones de flujo laminar. En caso contrario se despegará muy rápidamente de la superficie y bajara drásticamente la eficiencia del elemento aerodinámico afectado.

Primera conclusión a la que llegamos: Si llega un flujo turbulento al alerón delantero, éste bajara su eficiencia drásticamente. Y no sólo eso, todo el conjunto del monoplaza se verá influenciado por éste flujo.


Generalmente un monoplaza circula a través de un flujo de aire laminar. Sólo aparece aire turbulento, o aire sucio, cuando algo lo provoca. Y este algo es ni más ni menos que otro monoplaza. Podríamos decir que en un monoplaza entra aire en flujo laminar y sale en flujo turbulento. Este cambio en el comportamiento del flujo tiene su explicación. El conjunto de elementos aerodinámicos del coche generan grandes desequilibrios en la presión, la temperatura y la velocidad del aire que ha entrado. Cuando el aire sale por la parte trasera se producen otra vez grandes desequilibrios y como consecuencia el comportamiento del flujo se convierte en turbulento.

Ahora volvemos al tema central del artículo, consideramos una situación con dos monoplazas, uno tras otro, a gran velocidad y separados por poca distancia. El monoplaza precedente dejará tras de sí un flujo turbulento. Además de eso, y cómo podemos apreciar en la imagen, la mayor parte del aire se desvía hacia arriba por medio del alerón trasero provocando una falta de aire. Y finalmente debemos considerar que la temperatura del aire es más elevada que la de la corriente libre debido a los gases de escape del motor y a la fricción.

En conjunto, el flujo turbulento, la falta de flujo y el incremento de la temperatura del aire van a provocar las siguientes consecuencias en el monoplaza de atrás.

- Disminución de la downforce. Provocada por el flujo turbulento y la falta de aire.
- El monoplaza tiende a subvirar por la falta de agarre en el tren delantero.
- Mala refrigeración de los frenos y el motor.
- A mayor temperatura el aire aumenta su viscosidad. Por esta razón aumenta la drag.


Vamos a explicar en una situación de carrera las consecuencias anteriores. Lo dividiremos en dos situaciones para entenderlo mejor y finalmente terminaremos explicando el conjunto.

Suponemos la situación en que dos monoplazas ruedan en un circuito muy virado separados por pocos metros. Cuando el monoplaza de atrás se acerca al de delante, se encuentra con el aire sucio, la falta de aire y la mayor temperatura de este. Luego en los puntos de frenada, cuando se necesita el agarre para empezar el giro, el monoplaza entra en subviraje y con la consecuente pérdida de tiempo se despegan en la salida. Repitiendo muchas veces la secuencia, el coche de atrás tendrá dificultades para refrigerar correctamente sus frenos y su motor.

Vamos a ver el segundo caso, ahora suponemos dos coches que corren en una recta muy larga, uno tras otro. Cuando la distancia entre uno y otro es suficientemente pequeña el monoplaza de atrás entra bajo los efectos del flujo turbulento y de la falta de flujo. Esto, como ya hemos explicado, produce una disminución de la drag y por lo tanto producirá un aumento en la aceleración. En este caso los efectos del incremento de temperatura no serán tan grandes como en el primero, ya que probablemente el adelantamiento se producirá.

Finalmente pondremos el caso real, dónde los circuitos están compuestos de partes viradas y también de rectas largas. Durante la parte virada el coche de atrás no puede acercarse demasiado al de delante para no perder carga aerodinámica y consecuentemente, tiempo. De esta forma, en las curvas que enlazan con las rectas el monoplaza de detrás no puede salir suficientemente cerca del de delante para poder realizar la maniobra de adelantamiento. La única opción es esperar a un error del piloto delantero.

Raramente una sola causa provoca una consecuencia. En nuestro caso no es sólo la aerodinámica la que causa la falta de adelantamientos, pero sí que es la que colabora con mayor peso. Otro factor que contribuye es la normativa de la FIA, ya que no deja a los ingenieros mucho margen para hacer cosas distintas y todos los monoplazas son todos parecidos. Finalmente también creo que es debido al gran nivel de competencia que hay en todo el mundo de la Fórmula 1. Es tremendamente increíble ver coches separados por pocas milésimas de segundo… Sólo nos queda esperar y confiar en que toda la gente del gran circo haga lo que pueda para aumentar el espectáculo.
 
 
 

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Comentarios (108)

 
 
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#108
Tavos, ese es reuteman no? Que grande el lole. Argentino, un gran piloto al que la f1 no le hizo justicia.Una de las tantas victimas de Frank Williams cuando cortaba el bacalao.A ese si que le robaron un mundial.
Perdon por salirme del tema pero vi la fotito de Tavos y me gustó.
Añadido el: 24/08/2011 - 23:41
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#107
#107 Monza

Le explico más en detalle mi teoría sin tanto número.

Al elevar la distancia del fondo plano y del ala delantera varios centímetros, y no permitir más apéndices que creen gran carga aerodinámica, los monoplazas perderían muchísimo agarre aerodinamico y no sería tan sencillo crear agujeros de presión para ganar agarre, ya que actualmente lo se busca es que el caudal de aire inferior sea mucho mayor que el que circula por la parte superior y así ganar sustentación.

Al limitar el agarre de los neumáticos y poner un mínimo de par motor, las habillidades del piloto se notarían más que en la actualidad, ya que el paso por curva y la fase de aceleración serían críticas. Como los neumáticos tendrían un agarre mucho menor, las frenadas, la velocidad en curva y la dosificación del acelerador serían puntos críticos

Al poner el par mínimo, la limitación de consumo, el Kers y junto con el agarre de los neumáticos. La configuración del motor sería crítica, ya que por un lado tienes potencia bruta (electrica), pero necesitas recargarla cada vuelta (térmica), y junto con un par elevadísimo para un F1 (en los últimos años el par máx. varía entre 28 y 32kgm), necesitarían un motor con mucho par, que consuma poco ("ecología" en la F1), que sea fiable y que la curva de par sea lo más plana posible.
Datos: (cigüeñal 58mm) Con un motor que de el par máx. de 500Nm a 8000rpm tendría a esas revoluciones unos 570cv, a 10000rpm unos 713cv y a 12000 tendría 855cv.
Añadido el: 23/09/2010 - 18:09
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#106
"La aerodinámica es para fracasados que no saben hacer motores"- Enzo Ferrari., eso era hace unos 20 años quiza, ahora la Aerodinamica es el pan diario de la F1... los motores han pasado a segundo plano¡¡¡ Lo confirma el Red Bull Racing F1 Team motor Renault con 30 hp menos que el resto, pero su coche aerodinamicamente hablando es una oda de la Ingenieria...
Añadido el: 22/09/2010 - 05:04
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#105
JoseLuisSanchez #86

Con tu teoría, quedaría que cada cual haga su propia categoría, habría no diferencias de milésimas si no que de segundos, hasta por decenas.

Verdaderamente ridículo algo así, al final de la carrera el 1º y el 2º dejarían al 3º a 2 o 3 vueltas y eso porque los dos primeros serian del mismo equipo, Gran Espetaculo.
Añadido el: 21/09/2010 - 18:21
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#104
estimado demurcia28 estoy de acuerdo con vos y en un mundo ideal a lo mejor funcione... En el real vamos a volver a los 70/80 donde teníamos un muerto por año (con suerte) Sinceramente, no me parece esa la forma de avanzar. Aca hay en juego dinero... y si de dinero se trata.... Los seres humanos no solemos ser muy santos.
Añadido el: 21/09/2010 - 03:00
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#103
Para mi la formula 1 deberia de tener unas reglas fijas que no cambiaran caprichosamente de un año a otro, que vuelvan los test y sobre todo libertad para implantar los avances que se consigan, la creatividad debe de tomar el mando y ser capaces de hacer cosas cada dia mas rapidos y mas seguros. Claro esta que deberian de dejar que los motores se desarrollasen como cada cual crea, aunque 1500 cv parecen muchos y todos los motores pudieran dar esos , habria siempre diferencia en como llegan a esa cantidad y lo aprovechables que son.

Pero soy de la opinion que para que haya espectaculo no hace falta que hayan adelantamientos, sino mas vien la incertidumbre de que pueda haberlo.
Añadido el: 20/09/2010 - 23:29
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#102
Por mas que la nota está muy buena, no estoy del todo de acuerdo en que la falta de adelantamiento sea a causa de problemas areodinámicos. En verdad hay un problema causa-efecto que va mas allá del drag: Tememos una configuración básica, Digamos un auto del principio de los 90... Fondo plano, un difusor simple importante, Pontones limpios y planos y con el auto pegado al piso... Como fue posible manejar en esos momentos??? La clave está en el alerón delantero, al despegarlo del piso se pierde mucha deportancia... ahora... si lo dejan pegado como en el los 90 (y aca aplica lo de causa-efecto) los autos doblarían como Saclextric a 250 KM/H y caulquier bache se despegan del piso, ergo perdemos seguridad. (el fatídico San Marino 94 es una prueba real de eso)
Por eso no creo que el problema venga en como deja el aire el que viene adelante, sino en como lo toma el que viene atrás. A lo mejor, la solución está en tomar el aire un poco mas atras (como a pricipio de los 80) donde los autos podían correr sin Spoliers y seguían teniendo deportancia. Habría que estudiar, logicamente, como cierra el tema de la velocidad en curvas.

En mi humilde opión, la clave sigue estando en los frenos: Hoy los autos frenan demaciado. Y el desarrollo y los costos de los frenos compuestos que se usan hoy no son aplicables a la fabricación de autos "normales" (como para justificar el costo). Hoy con un freno de carbono se frena casi 60 metros después que uno de acero (sin ir mas lejos los que se usan en Indy). Eso implica que las maniobras de "estirada" de frenado (clave para cualquier sobrepaso) no puedan llevarse a cabo porque no hay espacio físico para "apretar" al otro (la curva se te viene encima).

Saludos...
Añadido el: 20/09/2010 - 22:56
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#101
Gracias 101 y 102.

Resultó que no es ningún acrónimo, (Dios que mala está mi memoria) y Miranda está plena de razón.

JoseLuisSanchez me hiciste recordar a las drag queen.

Saludos a todos
Añadido el: 20/09/2010 - 21:51
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#100
#100 flaco61
Aunque el acrónimo no tiene que ver con la acepción aerodinámica, pero te suena de algo....
Dress Resembling A Girl (D.R.A.G.)
Añadido el: 20/09/2010 - 20:43
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#99
flaco,
http://www.wordreference.com/definition/drag
Como sustantivo:
Acepción 5: Resistencia al avance, lastre, etc.
Acepción 6: Resistencia al movimiento en un fluido.
Añadido el: 20/09/2010 - 19:29
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#98
Muchas gracias Miranda por intentar aclararme lo del drag, sin embargo, eso es lo que comprendía aunque de forma intuitiva, lo que realmente quiero saber es lo que significa drag: te explico, hace tiempo lo leí pero lo olvidé (los años no pasan en vano como ya sabes).

Esa palabra (creo) es un acrónimo de algo que no recuerdo y era eso lo que quería ver si alguien lo sabe.

Saludos
Añadido el: 20/09/2010 - 19:22
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#97
Sigo sin entender muy bien eso de "la falta de espectáculo...". La F1 siempre ha sido así, es así, y será así. No sé qué falta de espectáculo hay en la F1, la F1 es como es, y punto, nadie puede ahora reconvertirla porque haya más o menos audiencia y esos digan que debería ser de esta forma o de otra. Hay que disfrutar la F1 tal y como es, no ha cambiado mucho en cuanto a estrategias.
Añadido el: 20/09/2010 - 17:05
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#96
Recordaba haber leído algo sobre todo ésto en Efecto Suelo hace algún tiempo. Un post fantástico hecho por un ingenieros que trabajan para Epsilon Euskadi. Me ha costado un poquito de tiempo, pero os paso el enlace. Sin duda estas personas saben mucho y lo explican muchísimo mejor que lo pueda hacer yo, y sin errores, cosa que no es seguro en mi caso (más bien lo más seguro es que en mi explicación haya unos cuantos y alguno gordo ;) )

http://www.efectosuelo.com/como-funcionan-los-alerones-delanteros-y-traseros-de-un-formula-1/
Añadido el: 20/09/2010 - 16:01
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#95
¿qué pasó con mi comentario 94? Ha desaparecido

En fín trataré de volver a ponerlo.
Decía que actualmente vemmos muy pocos adelantamientos en recta. Sólo si hay una gra superioridad entre los coches se ven (por ejemplo si el adelantado es uno de los nuevos, o lo que podría haber hecho ham en Monza al tener una configuración muy distinta que le da una mayor velocidad punta). Actualmente al tener los motores congelados y estar éstos con prestaciones bastante similares (un poco mejores los mclaren) el adelantar en recta se limitaría a sólo en caso de reglajes muy distintos o prestaciones malas en algún motor por ser el último ciclo que pierden potencia.
Si miramos lo que comenta el artículo de las curvas y que mandan aire sucio, es real, pero incluso eso está pensado por parte de los ingenieros de forma que incluso minimizan en sus coches el efecto de ese aire que le manda el coche de delante (lo minimizan, no lo impiden que es imposible), a la vez que estudian el modo de mandar ese aire viciado al coche de atrás de forma que lo pueda perjudicar. Es una especie de juego del ratón y el gato.
Por otro lado los pilotos también hacen su trabajo y puesto que son los mejores saben pilotar con ese subviaje y a la vez tratan de corregirlo mediante los cambios en el alerón delantero, que este año están permitido (hasta 3º, creo que es). De todos modos, y a pesar de todo ésto, sí es cierto que cada vez es más dificil adelantar, sobre todo debido a los dobles y triples difusores que fueron aprobados por la FIA. Veremos el año que viene con la prohibición de esos difusores y la implantación del kers, si es más sencillo. Pero el poder adelantar fácilmente debido a poder tocar un botoncito y no a la pericia del piloto, a mí me parece un atraso, no es lo que yo quiero ver
Añadido el: 20/09/2010 - 15:49
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#94
aerocar #89
:ok:
Algo así me imaginaba yo. No limitar el cómo se hace (que es el Reglamento Técnico actual), sino el qué: "A 4 m detrás del monoplaza, el aire a la altura del alerón delantero del monoplaza siguiente debe tener un porcentaje máximo de turbulencia del XX%". O como se mida la "calidad" o "laminareidad" del aire.

No soy aeronáutico, pero sí ingeniero, y me resulta curioso ojear el Reglamento y ver hasta qué nivel de detalle se describe el monoplaza... y el alto nivel de vaguedad que hay en los efectos que éste provoca.
Añadido el: 20/09/2010 - 15:20
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