La técnica F1, a tu alcance

La técnica F1, a tu alcance: Los alerones y una de dinámica de fluidos

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Buenos martes. Seguimos con la resaca del fin del campeonato, mordiéndonos las uñas y contando los segundos –que son un gritón de ellos, pero da igual– para que empiece de nuevo lo de las carreras. Tal y como me pedisteis, seguiré con el repaso de los aspectos técnicos, toca un repaso a cómo funcionan los alerones.

El principio de un alerón es muy sencillo. Exactamente el mismo de las alas de un avión, sólo que aplicado al revés. Podemos observar que el perfil de un alerón es algo así como una gota de agua curvada. Obviamente, la superficie inferior de este es mayor que la superior.

Explicado de forma sencilla, cuando el aire llega al alerón, se separa para volver a encontrarse al final de este. El aire tiene que recorrer dos espacios distintos en el mismo tiempo, con lo que tenemos una mayor velocidad en el aire que pasa por debajo del alerón.

Y como ya dije en el artículo sobre difusores, basándonos en el principio de Bernoulli –que nos permite relacionar velocidad con presión en los fluidos–, al ser mayor la velocidad de abajo la presión es menor. Esto genera una succión que 'tira' del alerón hacia abajo, como vemos en la ilustración. Se representan la presión y la fuerza aerodinámica generada:

fuera-presion-aerodinamica.jpg

Si además inclinamos el alerón, la presión aumentará en la parte de arriba, aunque en este caso a costa de aumentar el drag, o resistencia aerodinámica. Este drag es una fuerza que iría hacia atrás, oponiéndose al movimiento. El DRS va precisamente orientado a solventar esto, así como el F-Duct, que lanzaba aire a través de una rendija para que el alerón entrara en pérdida y dejara de producir carga.

Ahí tenemos un problema. Como queramos conseguir mucha carga, necesitamos hacer esa diferencia entre la parte superior e inferior mucho más acusada, corriendo el riesgo de que el flujo inferior de aire se despegue del alerón y todo el trabajo se vaya a la porra. Eso es entrar en pérdida, que en inglés se denomina stalling.

Para evitarlo, se opta por dividir el alerón en distintos planos. Aumentar el número de planos disminuye la cantidad de carga –dado un mismo ángulo-, pero a cambio nos permite jugar con configuraciones más extremas y dirigir mejor el aire hacia la zona que nos interese, algo de vital importancia en el alerón delantero.

También se añaden elementos para acondicionar el flujo de aire, es decir, ordenarlo para que se mantenga pegado. En el caso del alerón trasero suelen abrirse los endplates con hendiduras para tratar con la enorme presión que se genera ahí, presión que nos permite observar los vórtices que se crean por condensación de la humedad del aire.

Por cierto, tanto hablar de endplates o esos acondicionadores antes mencionados, vamos a ponerle nombre a todos esos elementos de los alerones que normalmente nos encontramos en inglés:

Elementos de un alerón de F1

Y centrados en el mismo tema, me pregunto qué harán los equipos con los endplates delanteros el año que viene. Antes de 2009, cuando los alerones delanteros eran estrechos, los endplates apuntaban hacia dentro de las ruedas. Recordemos que un punto crítico de los F1 es la gran resistencia que generan las ruedas, por lo que todo lo que consigamos aislarlas será para bien. 

Con el cambio de normativa de 2009, los equipos se plantearon tanto tirar ese aire hacia fuera como dejarlo hacia dentro –recuerdo un endplate francamente tosco que pusieron en el R29 para dirigirlo hacia dentro-, decantándose finalmente por lanzarlo hacia fuera. 

El año que viene el alerón se queda en una anchura intermedia, así que me parece que la duda volverá a asaltarnos. El beam wing desaparece por normativa, y es una lástima, ya que habría dado un juego enorme con el escape orientado hacia esa zona.

Es increíble lo que hemos evolucionado en este aspecto en pocos años. Si echamos la vista atrás –aunque no tanto-, a 2008 o incluso 2009, raro era el equipo que se atrevía a incluir más de tres planos en su alerón. Ahora mismo en los de Ferrari o Red Bull nos acercamos peligrosamente a los diez si contamos con los cascades.

Y ni siquiera se lanzaban a incluir formas que no fueran rectas vistas de frente –hasta 2004/2005 concretamente, en el alerón delantero y por obtener ventaja de un hueco del reglamento- pese a que una forma curva o más compleja nos da una mayor superficie del alerón.

Todos estos factores nos dan una idea de la importancia que se le está dando a la aerodinámica, y el esfuerzo, desarrollo e inversión puestos en ella. Acaba de terminar la temporada y ya me muero de ganas por ver los coches del año que viene. 

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4 comentarios
Imagen de Leotrek
Excelente artículo Pol, gracias por explicar en forma tan sencilla y didáctica estas cuestiones. A veces los técnicos que siguen la F1 dan por sobreentendidos algunos temas y el que trata de seguirlos se encuentra con que no entiende más que la mitad de lo que pasa.
Imagen de Olorin
Por normativa, los planos tienen que estar hechos del mismo compuesto?? Sería posible variar la curvatura de un alerón utilizando las diferentes dilataciones de los materiales al calentarse?? O eso ya está regulado por el Todopoderoso?? El perfil del alerón es muy gráfico!! Como siempre, gracias!!
Imagen de psantos
Tomo nota! Probablemente el próximo vaya sobre eso.
Imagen de vamm
Hola Pol. Quizá me puedas aclarar una cuestión sobre el funcionamiento del F-Duct, porque no consigo entender el principio por el cual, cuando soplas aire de determinada forma en el alerón, convirtiendo el flujo de aire laminar en turbulento, ¿por qué esto genera menos resistencia? Sería genial un artículo sobre el artilugio en sí (el F-Duct) y los principios físicos de su funcionamiento.
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